基于PLC的智能立体车库车辆搬运机器人模型及控制系统设计

【目的】车辆搬运机器人是智能立体车库的重要组成部分,是实现车辆智慧存取的关键,其核心功能包括车辆举升、全向行走等机构,提升立体车库的运行效率。【方法】课题组以某型车辆搬运机器人为研究对象,分析其三相异步电机、行走机构以及举升机构的控制模型,简述基于PLC的控制系统设计要点,包括运行流程、主程序和子程序,对机器人受载荷时的夹臂变形量和行走精度进行测试;在车辆存取管理中,应重点关注机器人的误差控制能力和自主决策能力,借助数学方法建立运动模型,同时要明确控制系统的设计要点,由技术人员预先编写控制程序,借助PLC实现电机运行方向、运行距离、运行速度的精确控制。【结果】仿真结果表明,2 t载荷对应的夹臂变形量均不超过5.0 mm,仅在3 t载荷下出现了一次变形量超5.0 mm,说明该机器人通过了夹臂变形测试;制动位置在超载时的精度基本在5.0 mm以内,10次测量中仅有一次超过5.0mm。【结论】该型机器人表现出良好的控制效果,有助于提升车库的运行效率。     

智能码垛机械手控制系统的设计

随着科技的进步,机器人的应用越来越广泛,基于传感器、PLC和伺服技术,机器人在各行各业中发挥重要的作用。本文从码垛机械手系统的基本组成和基于PLC的控制系统2大模块对智能码垛机械手进行介绍。在软件设计中,重点强调了伺服电机的控制要点,最后,对智能码垛机械手控制系统进行调试和分析。该设计对智能码垛机械手的后续开发工作奠定了良好的理论基础,起到了一定的指导作用。     

ABB机器人码垛编程优化仿真设计

ABB机器人码垛节省了劳动时间和劳动强度,提高了作业效率和准确率。本研究介绍ABB机器人工具的搭建、码垛程序的仿真优化设计,为工业机器人应用在码垛领域提供理论依据。仿真结果表明,该设计能满足码垛工艺流程,验证了程序的正确性,提高了垛型数据的利用率,减少了示教时间和复杂度,降低用户工作量。     

番茄采摘机器人数字孪生仿真系统的开发研究

【目的】实现番茄采摘机器人的快速开发设计与调试,避免大的返工和浪费,降低开发和调试成本,缩短开发周期。【方法】课题组开发了一种虚拟仿真调试系统,应用到番茄采摘机器人的开发研究中。该系统主要由数字孪生仿真软件搭建虚拟样机模型,虚拟样机模型能够赋予物理属性运动关系以及逻辑信号,通过利用基于PC的运动控制卡和低代码的SmartACS编程软件,采用OPC UA通信方式,实现硬件控制卡控制虚拟模型,这样就构建了番茄采摘机器人的数字孪生仿真调试模型。【结果】该数字孪生仿真模型能够很好地验证设备的机械结构和控制程序的合理性,并能够在设计阶段快速且低成本地发现问题并加以改进。【结论】通过对虚拟样机模型进行虚拟的机电联调,能够在不做出物理样机的前提下实现对所设计的机械结构及控制程序的联合调试和验证,从而大幅缩短了开发周期,降低了开发成本。本研究能为其他农业机械的设计研发提供一定的参考,有利于提高我国农业机械化水平。     

基于DTN算法的采摘机器人控制系统可行性研究

为进一步提高我国采摘机器人的智能采摘水平,以优化系统数据采集与传送效能参数、确保控制系统运行稳定性为目标,针对采摘机器人的控制系统进行设计研究.利用DTN算法体系与DTN网络层级数据处理算法,实现网络信息拥堵控制,建立DTN算法模型,设计采摘机器人控制系统整体架构并展开控制试验.试验结果表明:该采摘机器人控制系统应用D...     

一种码垛机器人的电气控制系统设计

为进一步改善用于农产品成箱搬运、码垛的码垛机器人自动化作业效率，提升自动码垛的作业效果，融合先进成熟的电气控制技术，针对码垛机器人的电气控制系统展开设计研究。在当前码垛机器人作业原理的基础上，基于PID调控原理，结合各关节臂的结构特性与运动插补函数，建立了用于码垛机器人电气系统设计的理论模型，通过软件控制与硬件选型形成完整可行的电气控制系统，并进行码垛作业试验。试验结果表明：与具有普通电气控制系统的码垛机器人相比，该电气控制系统稳定性好，应用到码垛机器人后，其码垛准确率与各关节臂的避障成功率均可提升至90%以上，码垛综合效率得到明显提升。     

基于螺旋理论的3自由度并联机构运动学分析

【目的】满足汽车表面加工与车漆喷涂的任务需求,利用机器人进行协同甚至自主完成加工、美化工作,提高工作效率。【方法】设计了一款具备多自由度的汽车车身制造与喷漆机器人,采用3-RPS并联机构作为执行部件支撑件,针对机器人的结构设计特点,主要对机器人末端3-RPS并联机构支撑部分的机构构型和整体运动采用螺旋理论进行分析,利用闭环支链建立机构运动学模型。【结果】利用MATLAB和Admas View软件分别完成了运动学方程求解和运动学仿真,两者结果误差在3%以内。【结论】仿真值与分析值的误差较小,在可忽略范围内,所建立的设计机构运动学方程有效可行,可以利用此结果进行进一步的机器人运动控制设计与相关研究。     

基于PLC的新型工业码垛机器人控制系统设计

码垛技术作为现代物流自动化领域中的一门新技术,其随着我国科学技术的高速发展,也实现了技术的更新与升级。码垛机器人的运用为企业节约了大量的人力,降低了企业运营成本,提高了企业服务的效率,具有十分重要的社会意义。本文就主要分析了基于PLC的新型工业码垛机器人控制系统的设计,根据码垛机器人的工作流程和企业的实际需求,设计出人机交互的操作界面,以提高码垛机器人控制系统的稳定性和可靠性,更好的满足企业生产实际的需求。     

基于足球比赛运动的采摘机器人自主避障设计

随着科技水平的提高,农业生产向实现智能化发展,农业采摘机器人中的自主避障控制系统成为重点。在农业生产环境复杂且未知的条件下,采摘机器人的控制需要具有较高的智能化水平。为此,基于足球比赛运动的控制规则,设计了采摘机器人自主避障控制系统;阐述了基于足球比赛运动的移动机器人自主避障设计实现技术、控制技术及模糊逻辑控制方法,使机器人的移动通过模糊逻辑控制和基于优先度的避障策略来实现。仿真试验结果表明:该采摘机器人自主避障设计有效性和实时性较高,在农业生产的复杂环境中,可较好地自主避障并进行路径优化。     

多媒体武术系统在智能采摘机器人中的应用

智能采摘机器人广泛应用于农业生产中,其协同作用直接影响采摘效率。为了提高智能拣选机器人的生产效率,在采摘机器人的设计和制造中引入了FDM技术。为提高智能采摘机器人的生产设计水平,设计出一种基于多媒体武术教学系统的开放式、协同化、智能化的采摘机器人机械部件设计控制平台。基于FDM和WEB的智能远程协作技术,采用远程多媒体技术,实现远程CAD制造和零件制造的功能。以采摘机器人的机械臂和快速制造为实验对象,对其研发周期和返工数量进行检测,结果表明:采摘机器人机械部件返工率降低,设计研发周期明显缩短,可为采摘机器人的设计及加工提供参考。     

一种果树攀爬仿尺蠖机器人设计

【目的】利用机器人完成农业高大果树采摘,以便短时间、高效率、低成本地完成采摘任务,进而满足智能农业建设需求,课题组设计了一种果树攀爬仿尺蠖机器人。【方法】仿尺蠖机器人由曲柄滑块机构、弹簧单向锁紧机构、齿轮减速装置三部分构成,夹持装置是两对靠弹簧机构夹紧的“X”型夹持器,齿轮减速装置减速后连接到凸轮和曲柄,曲柄连杆机构使机器人躯干产生伸缩动作,三部分机构互相配合实现机器人爬升。与此同时,设计了传动装置动力参数,计算了曲柄滑块的速度和加速度,并利用动力学仿真软件ADAMS验证了仿尺蠖机器人结构的可行性和运动的平稳性。【结果】仿真结果表明,该结构设计可以实现机器人在30 mm～35 mm变化直径的果树直杆上进行爬行,能够保证果树攀爬的稳定性。【结论】在进行爬升的基础上简化了电动机驱动机构,与多电机机器人相比,结构较为紧凑,有利于提高结构可靠性。     

基于PLC的侧深施肥装置自动控制系统设计

【目的】侧深施肥装置在水田作业环境中存在排肥管堵塞、肥料颗粒破碎率高等问题。【方法】课题组设计制造了一套恒湿干燥排肥改造后的自动化控制系统,该装置由积肥盒、螺旋排肥机构、恒湿系统、肥料作业检测系统以及自动控制系统组成。该系统以西门子1214C AC/DC/ALY PLC为中央控制器,控制各个阀门、抬升液压缸、电机的动作,并接收湿度传感器的信号;上位机软件采用西门子Win CC V7.0进行设计,通过触摸屏与PLC的通信,完成侧深排肥系统的人机交互功能。【结果】该系统可实现螺旋施肥量的精准控制、施肥装置抬升与下降、施肥堆肥区域温湿度控制、施肥量动态监控、排肥区域湿度控制等功能,整个控制系统可在施肥过程中实现全自动化并实时更新显示状态。【结论】与传统电气控制方式相比,利用PLC进行侧深施肥控制系统设计具有更高的系统稳定性,有效减轻了人员工作量,提高了工作效率,同时具有较好的工程价值。     

基于PLC的小型智能喷药机控制系统的研究

【目的】为解决传统的手动喷药方式喷药量不精确、喷药范围难以控制、工作效率低等问题,亟需开发一种高效、可靠的喷药机控制系统。【方法】本研究首先介绍了PLC的基本工作原理,设计了一种基于PLC的小型智能喷药机控制系统,包括硬件和软件两个部分。硬件部分主要包括传感器、执行机构、PLC主控板和人机界面模块等;软件部分主要包括PLC编程的基本结构、PLC编程语言和PLC编程设计的流程等。【结果】该系统能够实现喷药量的精准调节、喷药范围的智能控制等功能,可以减少农药和化肥的浪费和污染,提高农业生产效益和农产品质量,具有良好的稳定性和可靠性。【结论】该小型智能喷药机控制系统可以应用于城市园林、果园、葡萄园、大田等多种作物的喷洒和施肥作业中,具有广泛的应用前景。     

农业采摘机器人机械臂结构设计

【目的】农业采摘机器人是一种集机械、电子、传感、计算机于一体的多功能农业机械设备,被广泛应用于水果、蔬菜采摘领域。但其在对果实的识别和抓取方面仍存在很大的不足。【方法】机械臂是农业采摘机器人重要的组成部分之一,也是其主要执行机构。笔者根据机械臂结构特点与功能需求,设计了一种六自由度、关节运动灵活且可更换的采摘机器人机械臂,该机械臂通过控制系统调节3个平动关节在工作空间中的位置和角度,从而获得末端执行器能够完成采摘任务所需的最小工作空间,通过六自由度变换得出6个关节在工作空间中坐标系之间运动轨迹关系。该机械臂由视觉模块、驱动模块及控制模块构成。基于D-H参数法对采摘机器人机械臂进行运动学分析,并进行仿真验证。【结果】该机械臂具有较好的定位精度,能够满足农业采摘机器人对果实的抓取要求。     

注塑机料筒温度控制系统的设计与实现

【目的】解决注塑机料筒温度控制系统不稳定等一系列问题。【方法】课题组设计了一种注塑机料筒的超快智能温控系统,该系统的设计综合应用自动化技术和智能调控技术,以PLC自动控制系统以及PID智能控制软件为主。设计流程如下：首先需要科学选择料筒,并结合料筒的实际情况,构建智能温度控制模块,引入嵌入式的智能控制算法,通过后台输入相关参数的方式进行操控;通过验证平台,验证操作模式以及系统算法是否稳定,然后进行小批量的生产,按照相关标准进行质量评估,若发现问题,需要及时地进行生产工艺和温控系统的调控。【结果】该系统通过闭环控制算法来实现自动化调控,不仅可以提升注塑机料筒温度控制的精准性和科学性,更可以为实际的生产奠定良好基础。     

“智能制造单元集成与应用”课程教学改革与实践

【目的】“智能制造单元集成与应用”是制造类和机电类专业中的一门综合性极强的专业课程,学好“智能制造单元集成与应用”课程,对“工业机器人应用”“PLC控制技术”“数控机床”“自动化生产线安装与调试”“工业组态控制技术”“传感检测控制技术”“机械设计基础”等前导课程的要求较高,需要提高学生的综合学习能力和教学质量。【方法】教学团队根据现有教学实训设备,对教学内容进行重构,以汽车轮毂产品的制造流程为主线,设置7个项目和25个学习任务,通过智慧职教建立多样化的教学资源,提升学生学习动力。采用任务驱动教学方法,“以任务为主线、教师为主导、学生为主体”,创造了以学定教、学生主动参与、自主协作、探索创新的新型学习模式,同时采用过程性考核方式,考核指标涵盖表达能力、安全意识、职业素养、操作规范、学生参与度和学习效果等各方面,以考核学生的基本知识和实操能力。【结果】教学实践表明,该教学模式可以提高学生学习的积极性和综合应用能力,教学质量得到了较大提升,学生的理论知识和专业技能得到了大幅提升。【结论】采用任务驱动教学法,可有效培养学生的系统方案设计、PLC与机器人编程、硬件搭建及电气连接和集成系统联调、M...     

面粉存储智能仓库控制系统设计与试验

为解决扬州某面粉厂年产40万吨小麦面粉储存问题,设计了基于西门子S7 1500 PLC的智能化立体仓库控制系统,该控制系统可以实现小麦面粉全程自动、高效、稳定出入库。面粉存储智能仓库主要分为库东和库西两部分,库西为成品入库和空托盘出库补给面粉码垛区,库东为成品出库、人工拣选和盘点区。仓库控制系统按管理层-控制层-执行层的系统架构设计,分为控制系统硬件设计和控制系统软件设计。系统采用AS-i的现场总线控制方式,通过PLC-网关-AS-i模块实现PLC对设备运行状态和传感器的监控。核心控制器通过TCP/IP通讯协议与仓库控制系统WCS通讯,WCS对PLC下达任务,PLC再控制执行设备动作。通过对控制系统的调试和验证,控制程序运行稳定,WCS与PLC数据通讯稳定。验证表明所设计的控制系统硬件电路功能和控制程序满足设计要求。研究结果可为农产品存储和相关设计研究提供参考。     

基于手势识别的智能农业采摘控制系统设计

【目的】实现通过手势对采摘机器进行远程操控,优化采摘机器控制系统,减少识别与采摘误差。【方法】笔者设计了一种基于手势识别的智能农业采摘控制系统,该系统应用图像滤波算法,提高了采摘机器控制的准确性与高效性。在系统设计中,将手势识别与远程操控机械臂结合,通过高分辨双目摄像机收集手势图像信息并提取特征,将其转化为电机控制命令后发送至控制层,实现了通过手势对机器的远程操控。【结果】图像滤波算法的识别时间仅为0.3 s,远低于其他两种算法的4.1 s与3.5 s;识别准确率高达96%,远高于其他两种算法的94%与92%。【结论】采用图像滤波算法的系统对手势识别的时间更短、识别准确度更高,可有效提高作物成熟判断准确率与采摘效率,具有良好的推广价值。     

工业机器人装调应用与维护实训平台研究与设计

工业机器人在智能制造领域占据着举足轻重的地位,MES总控单元充当大脑,通过PLC逻辑单元把机器人、数控车床及加工中心连接起来,通过编制好的程序安排加工成产。随着国家老龄化日益严重,劳动力大幅减少,用工荒、招工难成为企业首先需要解决的难题。笔者结合多年来从事智能产线工业机器人教学维修经验,着重介绍了在智能制造产线上机器人安装和调试的整体设计方案。实训平台由机器人机械装配与调试实训平台和机器人电气安装与调试实训平台两大部分构成,并配置轨迹描绘、搬运、码垛等典型应用实训组件。     

基于改进相关滤波算法的ROS自主跟随式机器人研究

【目的】随着机器人智能化程度的提高,其跟随功能应用日益广泛。医疗领域、养老领域都需要能够自主跟随、辅助的机器人设备协助人工完成相关工作。亟需设计一款响应时间短、跟随效率高的跟随式机器人。【方法】课题组设计了一款基于改进滤波算法的、搭载ROS系统的自主跟随式机器人,对机器人的硬件平台和软件系统进行了详细的设计与说明。在实际应用中,另引入核函数理论,构成核相关滤波算法,用以提高算法运行效率。针对机器人仍受光照变化和遮挡物影响,识别准确率低的问题,采用引入自适应核相关滤波（AKCF）的方法。【结果】通过在光线阴暗的公共场所进行跟随试验,发现该自主跟随式机器人可实时跟随移动目标运动,稳定性较高,响应速度快,准确性达到95%以上。【结论】ROS操作系统能够大大缩短开发时间,极大地提高了智能移动式机器人软件上的移植性和复用性,也提高了软件的兼容性;引入基于改进相关滤波的运动目标跟踪算法,能有效提高由于光照、复杂背景、遮挡等造成外观改变时目标跟踪的准确性。