毕业设计开题报告_四轴码垛机器人控制系统设计（模版）
第一篇：毕业设计开题报告_四轴码垛机器人控制系统设计（模版）
幻灯片1
毕业设计开题报告
——四自由度码垛机器人控制系统设计
幻灯片2
四自由度码垛机器人控制系统设计
  背景
  国内外发展现状及趋势  控制系统
  具体实现细节与技术要点  实践安排  总结
幻灯片3 背景介绍
  自从20世纪60年代初人类制造出第一台工业机器人后，机器人就显示出了强大的生命力。机器人的发展及应用水平已经成为了衡量一个国家制造水平和科技发展水平的重要标志。  作为工业机器人的典型的一种，码垛机器人在工业应用，尤其是包装领域和物流领域正发挥着越来越大的作用。将机器人与包装线相结合，既提高了生产线的工作效率，又增强了运行的可靠性，减少了人力资源的开支，更让当代企业迅速适应不断变化的市场要求，产生巨大的经济效益。
幻灯片4 背景介绍
码垛机器人能适应于纸箱、袋装、罐装、箱体、瓶装等各种形状的包装成品码垛作业。
1.从效率上说，码垛机器人不仅能承担高负重，而且速度和质量远远高于人工。
2.从精度上看，每一台码垛机器人都有独立的控制系统，极大地保证了作业精度。
3.在成本控制方面，机器人虽然前期投入较高，但是却能达到边际成本效用最大化，且各家机器人都在为客户的成本控制而在产品中不断加入新的科技成果。
幻灯片5
四自由度码垛机器人控制系统设计  背景
  国内外发展现状及趋势  控制系统
  具体实现细节与技术要点  实践安排  总结
幻灯片6 国内外发展现状及趋势
  目前欧、美、日的码垛机器人在码垛市场的占有率均超过了90％，绝大数码垛作业由码垛机器人完成。并且基本垄断了全球市场。  我国的工业机器人从上世纪80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家支持下，通过“七五”“八五”“九五”科技攻关，取得了长足的进步，涌现出了一大批代表企业和产品，国外码垛机器人在我国市场一统天下的局面正在被打破。
幻灯片7 国内外发展现状及趋势  但总的看来，我国的码垛机器人技术及其应用水平和国外相比还有很大差距，如可靠性低于国外同类产品，起步较晚，运动速度和精度还有很大提升空间。生产线技术水平与国外相比仍有差距。和全球市场相比，码垛机器人应用规模仍然很小，还未发展成专门的产业。并且当前我国的码垛机器人生产品种规格多，批量小，零部件
通用化程度低，供货周期长、成本高，可靠性和稳定性不足。  因此迫切需要对码垛机器人及其相关物流、包装自动化等产业进行全面规划，整合资源优势，积极推进产业化进程。同时立足实际，完善码垛机器人相关的产品、系统及结构，努力提高我国的机器人发展水平。
幻灯片8
四自由度码垛机器人控制系统设计  背景
  国内外发展现状及趋势  控制系统
  具体实现细节与技术要点  实践安排  总结
幻灯片9 码垛机器人控制系统  机器人机械结构  硬件控制系统  抓手设计
  软件控制系统
幻灯片10
机器人机械结构
该机器人由四个关节组成，实现四个运动：
腰座旋转（X轴）
水平前后运动（Y轴）
垂直上下运动（Z轴）
腕部回转运动（U轴）
这4种运动全部由交流伺服电机驱动，可以满足读懂大惯性负载和快速精确定位的要求，可根据实际要求设计腕部抓手
幻灯片11 码垛机器人控制系统
  机器人机械结构  硬件控制系统  抓手设计
  软件控制系统
幻灯片12
硬件控制结构
系统采用模块化设计、分布式控制结构
上位机为普通工控机，用于系统监控与作业管理，包括示教盒控制、坐标计算、显示控制、I/O控制、机器人语言编译、计算轨迹、发出运动命令、接收检测返回值、判断执行状况和环境状态。实现对个关节点的协调控制
下位机采用DSP控制器和PLC可编程逻辑控制器
DSP控制器即图中PMAC运动控制卡，主要执行实时运动学计算、轨迹规划、插补运算、伺服控制等，不断读取编码器脉冲量与实时位置，并与给定比较，进行PID调节。PLC主要用于外围设备控制，如机器人手爪气动吸盘、设备监控等
伺服部分通过插补运算得到各部分坐标值，按一定原则，形成控制电机的电流指令值。
该过程对当前各关节角度值和角速度值检测，用软件与给定值相比较，对偏差进行PID调节，实现对各关节的控制
码垛机器人控制系统 机器人机械结构
硬件控制系统
抓手设计
软件控制系统
抓手设计
根据码垛物品的不同，安装相应的抓手实现抓取
主要完成以下动作： 待机—取箱—移箱—码垛—复位模块化设计的优点
系统软件设计
开放式通用机器人控制系统的软件应在标准语言环境下开发，以实现可移植性、易修改、提供标准接口等，故应采用模块化的工程设计方法
与硬件相对应，软件也分为上下两层，各模块之间相互独立，调用简单。
为适应变化的对象，必须使伺服系统具有某种柔性，通过软件实现，称为软伺服
示教盒软件设计
示教盒与上位机通过串口进行通讯，将接收到的控制指令判断类型，调用相应的控制电机子程序，实现对各轴参数的修改、运动方式控制和示教位置信息的存储
四自由度码垛机器人控制系统设计
背景
国内外发展现状及趋势
控制系统
具体实现细节与技术要点
实践安排
总结
具体实现细节与技术要点
机器人机械结构合理性设计与分析
控制结构整体设计
综合布线设计与连接
软件设计
现场调试
实践与进度安排..调研阶段
其任务是对码垛机器人系统及实现目标进行深入和全面的了解，分析需求的性质与特点，分析解决问题的途径及技术关键，并对获取的信息进行加工和整理。调查的方法主要有查阅文献和考察现场等。
实践安排在寒假放假之前。..开题
做毕业设计开题报告，对整个毕业设计阶段进行任务规划，明确完成目标及所要做的工作。时间集中在开学期一周。..具体技术环节实施
包括系统相关知识学习，系统结构设计，软件设计，现场实施及调试等。该环节会一直持续到论文答辩前。其中会在第8周进行中期进度检查，进行相关总结，明确下一步工作方向与安排。..毕业论文写作
整理相关文献资料，明确论文写作内容与格式要求，进行毕业论文的撰写，进行论文细节的修改，对论文打印装订等..时间安排在论文答辩前四周。..论文答辩
认真准备相关材料，准备答辩。对老师提出的相关问题进行回答。
时间安排在实习阶段最后一周总结
码垛机器人具有优良的工作特性，能够满足多行业的搬运码垛需求，具有广阔的市场前景。进行相关课题的研究，更能促进产学研结合，促进经济发展与工业产业进步，进一步落实服务山东，服务全国的理念。
通过这一阶段的实习设计达到以下目的：
进一步巩固加深对所学的基础理论、基本技能和专业知识的掌握，使之系统化、综合化。
获得从事科研工作的初步训练，培养自身的独立工作、独立思考和综合运用已学知识解决实际问题的能力，尤其是独立获取新知识的能力。
培养设计计算、工程绘图、实验方法、数据处理、文件编辑、文字表达、文献查阅、计算机应用、工具书使用等基本工作实践能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法。树立具有符合国情和生产实际的正确设计思想和观点；树立严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识、善于与他人合作的工作作风。
对码垛机器人的原理与应用有一个更加深刻和清醒的认识，对相关行业有一个初步了解，对系统设计理念进一步加深。
第二篇：搬运机器人毕业设计开题报告
广东技术师范学院
毕业设计（论文）开题报告
题目4-DOF搬运机器人的结构设计
专 业 名 称
飞行器动力工程
班 级 学 号
学 生 姓 名
指 导 教 师
填 表 日 期
2013 年 月 日
一、选题的依据及意义：
传统的工业机器人常用于搬运、喷漆、焊接和装配工作。工业现场的很多重体力劳动必将由机器代替,这一方面可以减轻工人的劳动强度,另一方面可以大大提高劳动生产率。搬运机器
人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运作业是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的搬运机器人逾10万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。部分发达国家已制定出人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。搬运机器人是近代自动控制领域出现的一项高新技术，涉及到了力学，机械学，电器液压气压技术，自动控制技术，传感器技术，单片机技术和计算机技术等学科领域，已成为现代机械制造生产体系中的一项重要组成部分。它的优点是可以通过编程完成各种预期的任务，在自身结构和性能上有了人和机器的各自优势，尤其体现出了人工智能和适应性。
应用搬运机器人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用搬运机械人可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都有搬运机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。
可见，有效的应用搬运机械手，是发展机械工业的必然趋势机械手是提高劳动生产率,改善劳动条件,减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段,国内外都很重视它的应用和发展。搬运机器人是典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。
二、国内外研究概况及发展趋势：
（1）国内现状及发展趋势
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。机器人的分类方法有多种, 按其应用可分为：工业机器人、军用机器人、农业机器人、服务机器人、水下机器人、空间机器人和娱乐机器人。搬运机械人的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性，如图
1、图2的搬运机器人。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
图1.搬运机器人
图2.六自由度机器人
搬运机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，搬运机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了搬运机械手的发展，使得搬运机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。搬运机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，搬运机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用 国内搬运机械手的发展趋势主要可以概括为以下几点：
①搬运机械手性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格不断下降。
②机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化:由关节模块、连杆模块用重组方式构造搬运机械手整机;国外已有模块化装配搬运机械手产品问市。
③搬运机械手的控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化;器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构:大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
④搬运机械手中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，搬运机械手还应用了视觉、力觉等传感器，⑤虚拟现实技术在搬运机械手中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制如使遥控机械手操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵搬运机械手。（2）国外现状及发展趋势