袋装水泥装车机器人控制技术研究

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1、中图分类号：TP242.2论文编号：HBLG2016-335UDC：密级：公开硕士学位论文袋装水泥装车机器人控制技术研究作者姓名：田雪珂学科名称：机械工程研究方向：机器人技术学习单位：华北理工大学学制：2.5年提交日期：2015年11月27日申请学位类别：工程硕士导师姓名：黄金凤副教授单位：华北理工大学机械工程学院梁静娟高工单位：唐山任氏水泥设备股份有限公司论文评阅人：匿名单位：匿名单位：论文答辩日期：2016年2月27日答辩委员会主席：王兆申研究员关键词：水泥装车；机器人；轨迹规划；PLC；运动控制唐山华北理工大学2016年3月TheControlTechnologyResearchofBa

2、ggedCementLoadingRobotDissertationSubmittedtoNorthChinaUniversityofScienceandTechnologyinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofEngineeringbyTianXueke(MechanicalEngineering)HuangJinfengSupervisor:LiangJingjuanMarch,2016独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地

3、方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得华北理工大学以外其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解华北理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以将学位论文的全部或部分内容采用影印、缩印或编入有关数据库进行公开、检索和交流。作者和导师同意论文公开及网上交流的时间：自授予学位之日起□自年月日起作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字

4、日期：年月日摘要摘要针对国内水泥生产企业在袋装水泥装车过程中的工作环境恶劣、工人劳动强度大、生产效率低等问题，以及装车过程中的高速、重载、工作空间大等方面要求，提出一种新型袋装水泥装车机器人机构。在机构运动学、轨迹规划、动力学等理论分析的基础上，搭建了机器人控制系统，研究了机器人装车过程控制技术，开发了控制软件，实现了机器人自动装车过程控制。根据功能需求分析，提出了袋装水泥装车机器人整体结构方案及机械手结构，通过SolidWorks软件建立机器人三维结构模型，确定了机构尺寸参数，研究了装车机的整体运动方案和机械手部分的运动规律，进行了机械手运动学分析，得出运动学正逆解模型。以高速、平稳运动为目

5、标确定了机械手运动方案，进行了机械手运动轨迹规划。基于关节空间和直角坐标空间轨迹规划方法，以及多项式插值法对运动轨迹进行规划，得到机械手运动过程中各关节的驱动函数，并通过MATLAB软件进行仿真，分析了方案的合理性。基于拉格朗日方程建立了机械手动力学模型，利用ADMAS软件进行了机械手运动过程中动力学仿真，分析各关节转矩变化情况，并进行了伺服电机选型。针对在机械手运动过程中出现的因轨迹变化产生的电机转矩变化的问题，提出了配置飞轮的解决方案，有效提高了伺服电机控制的稳定性。基于上述理论分析，进行了装车机械手控制系统硬件组态，搭建了基于三菱Q系列PLC+MotionCPU模块的控制系统。研究了8轴

6、联动的运动控制、连续轨迹控制和数据传输等技术，开发了装车机器人控制程序，实现了装车机整机控制。该研究成果对水泥装车过程中减小劳动强度、改善作业环境、增大工作空间、提高作业自动化水平等方面具有重要意义。图38幅；表7个；参45篇。关键词：水泥装车；机器人；轨迹规划；PLC；运动控制分类号：TP242.2-I-华北理工大学硕士学位论文AbstractInviewoftheproblemsofpoorworkingenvironment,largelaborintensityandlowproductionefficiencyinthedomesticcementproductionenterpri

7、sesintheprocessofloadingbaggedcement,aswellasthedemandsofhighspeed,heavyloadandlargeworkspace,etc,anewtypeofbaggedcementloadingrobotmechanismisputforward.Onthebasisoftheoreticalanalysisofmechanismkine