基于慧魚(yú)平臺(tái)的自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)帶開(kāi)題報(bào)告.zip,基于,平臺(tái),自動(dòng)化,搬運(yùn),系統(tǒng),設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn),開(kāi)題,報(bào)告 任務(wù)書(shū) 論文(設(shè)計(jì))題目：基于慧魚(yú)平臺(tái)的自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 工作日期：2017年12月18日 ~ 2018年05月20日 1.選題依據(jù): 此設(shè)計(jì)以自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)，可以讓學(xué)生深入理解機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作特點(diǎn)與開(kāi)發(fā)過(guò)程，讓學(xué)生掌握光學(xué)、氣動(dòng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)、電子電路，邏輯編程，人工智能等常用的機(jī)電一體化技術(shù)?？捎行囵B(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題及知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。 2.論文要求(設(shè)計(jì)參數(shù)): 1.學(xué)習(xí)掌握慧魚(yú)平臺(tái)的工作原理及設(shè)計(jì)流程，掌握其軟硬件資源的特點(diǎn)。 2.擬定自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)行工作方案； 3.完成機(jī)械部分的設(shè)計(jì)搭建，并結(jié)合機(jī)械本體設(shè)計(jì)電氣控制思路；基于慧魚(yú)軟件開(kāi)發(fā) 環(huán)境，完成相應(yīng)的軟件編程。 4.實(shí)際驗(yàn)證自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的工作情況。 5.書(shū)寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，不少于6000字； 6.翻譯一篇與設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的外文文獻(xiàn)，不少于2000字。 3.個(gè)人工作重點(diǎn): 1.學(xué)習(xí)掌握慧魚(yú)平臺(tái)的工作原理及設(shè)計(jì)流程，掌握其軟硬件資源的特點(diǎn)。 2.擬定自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)行工作方案，完成機(jī)械本體及電氣控制軟硬件部分設(shè)計(jì)。 3.模擬驗(yàn)證溫控系統(tǒng)的正常工作。 4.時(shí)間安排及應(yīng)完成的工作: 第1周：明確畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，指導(dǎo)查閱參考文獻(xiàn)。 第2周：指導(dǎo)如何整理參考文獻(xiàn)。 第3周：指導(dǎo)書(shū)寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告注意事項(xiàng)。 第4周：檢查開(kāi)題報(bào)告，提出指導(dǎo)意見(jiàn)，指導(dǎo)開(kāi)題報(bào)告答辯。 第5周：上交開(kāi)題報(bào)告終稿，擬定自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)構(gòu)想與方案。 第6周：熟悉慧魚(yú)工具箱中的硬件資源具體擬定機(jī)械結(jié)構(gòu)。 第7周：根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的具體功能，結(jié)合傳感、驅(qū)動(dòng)等裝置設(shè)計(jì)電氣控制部分。 第8周：學(xué)習(xí)掌握慧魚(yú)系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。 第9周：深入理解掌握電氣部件的工作控制原理。第10周：調(diào)試完成搬運(yùn)系統(tǒng)中各獨(dú)立環(huán)節(jié)的運(yùn)行。 第11周：完成整個(gè)搬運(yùn)系統(tǒng)的試驗(yàn)聯(lián)調(diào)工作。 第12周：查缺補(bǔ)漏，優(yōu)化設(shè)計(jì)。 第13周：書(shū)寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，翻譯與本設(shè)計(jì)相關(guān)的英文文獻(xiàn)。 第14周：準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 5.應(yīng)閱讀的基本文獻(xiàn): [1] 毛茂林.慧魚(yú)創(chuàng)意模型試驗(yàn)教程[M]交通大學(xué)出版社，2010 [2] 朱學(xué)敏. 慧魚(yú)模型指導(dǎo)書(shū)[J]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2010 [3] 康立新、馬建華.工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì).中小企業(yè)管理與科技（下旬刊）[J].2012. [4] 周東波.顏色識(shí)別及其在智能機(jī)器人控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].2013-05-01. [5] 王超藝,王宜懷. 基于紅外傳感器的自尋跡小車(chē)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)C. 電子工程師 ,2008,34(11):60-62. [6] 祝守新、刑英杰、韓連英.機(jī)械工程控制基礎(chǔ)[M].清華大學(xué)出版社.2011.8 [7] Sunil Nath. Analysis of molecular mechanisms of ATP synthesis from the standpoint of the principle of electrical neutrality[J]. Biophysical Chemistry,2017, [8] Achler Tsvi. Evaluating the role of feedback regulation in recognition processing[J]. BMC Neuroscience, 2010, 11(Suppl+1). [9] 趙汝和. 基于慧魚(yú)模型的自動(dòng)避障機(jī)器人的設(shè)計(jì)[J]. 黑龍江科技信息,2015,(27):76-77. [10] M. Steffanson,I. Rangelow. Microthermomechanical infrared sensors[J]. Opto-Electronics Review,2014,22(1) [11] 劉志紅. 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]. 電子工業(yè)出版社. 2011-08. [12] 王芳,王瑞芳,平學(xué)成,劉卉,張林靜. 基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的機(jī)械原理課程改革與實(shí)踐[J]. 中國(guó)輕工教育,2017,(01):60-62. 指導(dǎo)教師簽字： XX 教研室主任意見(jiàn)： 同意 簽字：XX 2017年12月14日 教學(xué)指導(dǎo)分委會(huì)意見(jiàn)： 同意 簽字：XX 2017年12月15日 學(xué)院公章 進(jìn)度檢查表 第 -3 周 工作進(jìn)展情況 明確了自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，對(duì)自己的自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)的構(gòu)想和方案的設(shè)計(jì)有了較為明確的想法，然后在老師的指導(dǎo)下查閱了相關(guān)文獻(xiàn) ，然后進(jìn)行了整理，完成了開(kāi)題報(bào)告的書(shū)寫(xiě)，并且順利通過(guò)了學(xué)院的開(kāi)題報(bào)告的檢查。 2018年03月11日 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 學(xué)生基本明確了自己畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)，也查閱了相關(guān)文獻(xiàn)，應(yīng)繼續(xù)整理、完善設(shè)計(jì)思路。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年05月21日 第 1 周 工作進(jìn)展情況 在老師的安排下，完成對(duì)學(xué)?；埕~(yú)工具箱里面的硬件資源的熟悉，學(xué)習(xí)并且掌握慧魚(yú)模型的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，擬定自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的構(gòu)想和方案設(shè)計(jì)，根據(jù)慧魚(yú)模型的硬件資源，具體確定搬運(yùn)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。 2018年04月08日 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 完成了開(kāi)題報(bào)告的撰寫(xiě)，并提交了開(kāi)題報(bào)告終稿，通過(guò)了開(kāi)題環(huán)節(jié)。接下來(lái)按工作計(jì)劃具體開(kāi)始設(shè)計(jì)工作。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年05月21日 第 5 周 工作進(jìn)展情況 在老師的指導(dǎo)下開(kāi)始搭建自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)中的模塊的模型，基本完成所有模型的搭建，同時(shí)盡量使用ROBO pro 完成程序的編寫(xiě)，然后輸入TXT控制器，開(kāi)始對(duì)模型的編程控制，檢查仿真效果。 2018年05月20日 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 學(xué)生有較好的工作態(tài)度，能基本按照工作進(jìn)度要求進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。但有些問(wèn)題還需進(jìn)一步詳細(xì)思考，后續(xù)應(yīng)努力處理設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，并繼續(xù)按照工作計(jì)劃完成后續(xù)設(shè)計(jì)工作。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年05月21日 第 10 周 工作進(jìn)展情況 在老師的指導(dǎo)下，通過(guò)對(duì)初步仿真效果的分析，不斷優(yōu)化搬運(yùn)系統(tǒng)各個(gè)模型的仿真效果，使其可以合理、更好的完成預(yù)定的任務(wù)。同時(shí)開(kāi)始撰寫(xiě)畢業(yè)論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 2018年05月24日 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 基本完成畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容，繼續(xù)修改完善相關(guān)內(nèi)容，準(zhǔn)備進(jìn)行答辯。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年05月24日 過(guò)程管理評(píng)價(jià)表 評(píng)價(jià)內(nèi)容 具體要求 總分 評(píng)分 工作態(tài)度 態(tài)度認(rèn)真，刻苦努力，作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn) 3 2 遵守紀(jì)律 自覺(jué)遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，主動(dòng)聯(lián)系指導(dǎo)教師,接受指導(dǎo) 3 3 開(kāi)題報(bào)告 內(nèi)容詳實(shí)，符合規(guī)范要求 5 4 任務(wù)完成 按時(shí)、圓滿完成各項(xiàng)工作任務(wù) 4 3 過(guò)程管理評(píng)分合計(jì) 12 過(guò)程管 理評(píng)語(yǔ) XX同學(xué)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，工作態(tài)度認(rèn)真，有較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)；能夠自覺(jué)遵守學(xué)校的相關(guān)規(guī)定，按要求向指導(dǎo)教師匯報(bào)工作進(jìn)度，接受指導(dǎo)；同時(shí)，該生能夠結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)收集、整理相關(guān)文獻(xiàn)資料，通過(guò)與指導(dǎo)老師討論，較好地歸納出設(shè)計(jì)重點(diǎn)和難點(diǎn) ，并擬定較為可行的設(shè)計(jì)路線和時(shí)間安排，書(shū)寫(xiě)的開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容基本完整，符合基本規(guī)范要求；按照任務(wù)書(shū)的要求完成了預(yù)定任務(wù) ，但功能還應(yīng)進(jìn)一步完善。翻譯了一篇與設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的外文文獻(xiàn) 。綜上，XX同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中態(tài)度端正，表現(xiàn)良好，具備較好的綜合素質(zhì)。 指導(dǎo)教師簽字:XX 日期:2018-05-24 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)表 評(píng)價(jià)內(nèi)容 具體要求 總分 評(píng)分 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐意義,有一定的開(kāi)拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 能力水平 有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表達(dá)與外語(yǔ)能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力 5 4 完成質(zhì)量 文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫(xiě)格式、圖表等符合基本規(guī) 10 7 指導(dǎo)教師評(píng)分合計(jì) 15 指導(dǎo)教 師評(píng)語(yǔ) 此此設(shè)計(jì)以慧魚(yú)組件為平臺(tái)，自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)，可以讓學(xué)生深入理解機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作特點(diǎn)與開(kāi)發(fā)過(guò)程，讓學(xué)生掌握光學(xué)、氣動(dòng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)、電子電路，邏輯編程，人工智能等常用的機(jī)電一體化技術(shù)。可有效培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題及知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值難度和工作量適中，符合本專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。XX同學(xué)完成了整個(gè)系統(tǒng)的功能分析 ，選擇了相應(yīng)的硬件，并根據(jù)具體功能進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)，同時(shí)也進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)物功能模擬。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容較為完整、層次較為清晰、格式符合基本規(guī)范。提交的設(shè)計(jì)資料及設(shè)計(jì)過(guò)程表現(xiàn)反映出該生綜合素質(zhì)較好，有一定的學(xué)習(xí)能力，具備一定的知識(shí)綜合應(yīng)用能力、文字表達(dá)能力和軟件應(yīng)用的能力。設(shè)計(jì)以慧魚(yú)組件為平臺(tái)，自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)，可以讓學(xué)生深入理解機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作特點(diǎn)與開(kāi)發(fā)過(guò)程，讓學(xué)生掌握光學(xué)、氣動(dòng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)、電子電路，邏輯編程，人工智能等常用的機(jī)電一體化技術(shù)?？捎行? 指導(dǎo)教師簽字:XX 日期:2018-05-24 評(píng)閱人評(píng)價(jià)表 評(píng)價(jià)內(nèi)容 具體要求 總分 評(píng)分 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐意義,有一定的 開(kāi)拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 能力水平 有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表 達(dá)與外語(yǔ)能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力 5 4 完成質(zhì)量 文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確 合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫(xiě)格式、圖表等符合基本規(guī) 10 6 評(píng)閱人評(píng)分合計(jì) 14 評(píng)閱人 評(píng)語(yǔ) 該選題符合機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求，具有一定的開(kāi)拓性，該設(shè)計(jì)內(nèi)容深度及難度適中，工作量尚可。從完成的內(nèi)容看，該生具備了一定的綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)及基礎(chǔ)知識(shí)的能力，但不夠扎實(shí)；科研方法運(yùn)用能力尚待提高。該生具有一定的文獻(xiàn)檢索分析能力，中外文應(yīng)用能力一般，計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力較好。該設(shè)計(jì)文題相符，分析、論證、模擬基本合理，設(shè)計(jì)結(jié)果基本正確、可信。該設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的書(shū)寫(xiě)格式及圖表等基本符合規(guī)范要求。同意參加答辯 。 評(píng)閱人簽字：XX 評(píng)閱人工作單位：機(jī)械工程學(xué)院日期：null 答辯紀(jì)錄 學(xué)生姓名：XX 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：XX 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目： 基于慧魚(yú)平臺(tái)的自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)答辯時(shí)間：2018年05月 日 時(shí) 分 ~ 時(shí) 分 答辯委員會(huì)(答 主任委員(組長(zhǎng))： XX 辯小組)成員 委 員(組 員)： XX XX XX 答辯委員會(huì)(答辯小組)提出的問(wèn)題和答辯情況 問(wèn)題1：系統(tǒng)解決哪些問(wèn)題？ 回 答： 實(shí)現(xiàn)完整的物料搬運(yùn)到倉(cāng)儲(chǔ)間問(wèn)題2：自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)？ 回 答： 智能，無(wú)人工參與，安全可靠。問(wèn)題3：物料位置改變?nèi)绾谓鉀Q？ 回 答： 通過(guò)不斷改變與調(diào)試編程程序解決問(wèn)題4：驅(qū)動(dòng)幾個(gè)？轉(zhuǎn)彎最小半徑？精度？ 回 答： 2個(gè)驅(qū)動(dòng)，分別；2~3mm 問(wèn)題5：夾持力與夾持形狀？夾持掉落如何解決？ 回 答： 無(wú)設(shè)計(jì)校核，能做到行動(dòng)的可行性，沒(méi)考慮保護(hù)措施問(wèn)題6：不足之處有哪些？ 回 答： 旋轉(zhuǎn)角度控制不精確，倉(cāng)庫(kù)的檢測(cè)無(wú)傳感器 記錄人： 2018年05月24日 答辯委員會(huì)評(píng)價(jià)表 評(píng)價(jià)內(nèi)容 具體要求 總分 評(píng)分 自述總結(jié) 思路清晰,語(yǔ)言表達(dá)準(zhǔn)確,概念清楚,論點(diǎn)正確,分析歸納合理 10 8 答辯過(guò)程 能夠正確回答所提出的問(wèn)題,基本概念清楚,有理論根據(jù) 10 8 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐意義,有一定的 開(kāi)拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 5 完成質(zhì)量 文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確 合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫(xiě)格式、圖表等符合基本規(guī) 10 7 能力水平 有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表 達(dá)與外語(yǔ)應(yīng)用能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力 10 7 答辯委員會(huì)評(píng)分合計(jì) 35 答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ) XX同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作期間，工作努力，態(tài)度比較認(rèn)真，能遵守各項(xiàng)紀(jì)律，表現(xiàn)一般。 能按時(shí)、全面、獨(dú)立地完成與畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)的各環(huán)節(jié)工作，具有一定的綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。 論文立論正確，理論分析無(wú)原則性的錯(cuò)誤，解決問(wèn)題方案比較實(shí)用，結(jié)論正確。 論文使用的概念正確，語(yǔ)句通順，條理比較清楚。 論文中使用的圖表，設(shè)計(jì)中的圖紙?jiān)跁?shū)寫(xiě)和制作時(shí)，能夠執(zhí)行國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，基本規(guī)范。 能夠獨(dú)立查閱文獻(xiàn)，外語(yǔ)應(yīng)用能力一般，原始數(shù)據(jù)搜集得當(dāng)，實(shí)驗(yàn)或計(jì)算結(jié)論準(zhǔn)確可靠。 答辯過(guò)程中，能夠簡(jiǎn)明地闡述論文的主要內(nèi)容，回答問(wèn)題基本正確，但缺乏深入地分析。 答辯成績(jī)： 35 答辯委員會(huì)主任： XX 2018年06月01日 成績(jī)?cè)u(píng)定 項(xiàng)目分類(lèi) 成績(jī)?cè)u(píng)定 過(guò)程管理評(píng)分 12 指導(dǎo)教師評(píng)分 15 評(píng)閱人評(píng)分 14 答辯委員會(huì)評(píng)分 35 總分 76 成績(jī)等級(jí) C 成績(jī)等級(jí)按“A、B、C、D、F”記載 成績(jī)審核人簽章： XX 學(xué)院審核人簽章： XX 一、選題依據(jù) 1．論文（設(shè)計(jì)）題目： 基于慧魚(yú)平臺(tái)的自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2．研究領(lǐng)域： 慧魚(yú)平臺(tái)、單片機(jī)領(lǐng)域、機(jī)電控制領(lǐng)域。 3．論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值： 物資由原材料到產(chǎn)品的生成，由生產(chǎn)到消費(fèi)的過(guò)程中，物料搬運(yùn)作業(yè)是十分必要 的，搬運(yùn)工作的好壞將直接影響到物流成本的高低。如果搬運(yùn)方案不合理，將會(huì)對(duì)生 產(chǎn)作業(yè)的順利進(jìn)行造成不利影響，造成作業(yè)時(shí)間的浪費(fèi)，產(chǎn)品的損壞，進(jìn)而降低生產(chǎn) 率。所以在國(guó)家制造業(yè)迅速發(fā)展的今天，物料搬運(yùn)系統(tǒng)的研究是非常必要的。在制造 企業(yè)中引入物料搬運(yùn)方案，可以有效提高搬運(yùn)效率，合理安排生產(chǎn)時(shí)間，節(jié)約人力資 源，減少機(jī)器加工等待時(shí)間，讓更多的生產(chǎn)力投入到產(chǎn)品的加工中去，從而提高企業(yè) 的競(jìng)爭(zhēng)力。合理優(yōu)化物料搬運(yùn)路線，選擇合適的搬運(yùn)單元和搬運(yùn)工具，可以減少物料 中轉(zhuǎn)的復(fù)雜程度，減少物料在中轉(zhuǎn)過(guò)程中的損耗，便于生產(chǎn)車(chē)間的合理布局和管理。 對(duì)于一個(gè)自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)而言，搬運(yùn)機(jī)器人是其中的核心所在。搬運(yùn)機(jī)器人是可 以進(jìn)行自動(dòng)化搬運(yùn)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，用一種設(shè)備握持工件，是指從一個(gè)加工位置移 到另一個(gè)加工位置。搬運(yùn)機(jī)器人可安裝不同的末端執(zhí)行器以完成各種不同形狀和狀態(tài) 的工件搬運(yùn)工作，大大減輕了人類(lèi)繁重的體力勞動(dòng)。 在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)中的核心就是搬運(yùn)機(jī)器人的研發(fā)。而機(jī)器人 的研制和生產(chǎn)已迅速發(fā)殿起來(lái)的一門(mén)新興的技術(shù)，搬運(yùn)機(jī)器人可以很好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械 化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。搬運(yùn)機(jī)械人雖然目前還不如人那樣靈活，但它具有能不斷重 復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)。因此，搬 運(yùn)機(jī)械人越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用，也是今后工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 在國(guó)內(nèi)外研究領(lǐng)域里,自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的研究主要是在生產(chǎn)物流系統(tǒng)方面。美國(guó) 工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中裝卸搬運(yùn)費(fèi)用占成本的 20％~30％，德國(guó)企業(yè)物料搬運(yùn)費(fèi)用占營(yíng)業(yè)額的 1/3，日本物料搬運(yùn)費(fèi)用則占國(guó)民生產(chǎn)總值的 10.73％?？梢?jiàn)，物料搬運(yùn)系統(tǒng)在國(guó)外的研究已經(jīng)開(kāi)始起步，并逐漸進(jìn)入發(fā)展成熟階段。近幾十年來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué) 技術(shù)水平的快速發(fā)展，我國(guó)開(kāi)始逐漸重視物料搬運(yùn)水平的提高。從最初的簡(jiǎn)單人力搬 運(yùn)，到機(jī)械化搬運(yùn)水平的過(guò)渡，雖然還沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的物料搬運(yùn)水平，但是各 個(gè)制造企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始逐步在生產(chǎn)中引入物料搬運(yùn)系統(tǒng)分析的方法以及機(jī)械化的搬運(yùn) 設(shè)備。隨著對(duì)物料搬運(yùn)的逐漸重視和發(fā)展，我國(guó)制造企業(yè)的生產(chǎn)力水平也在逐漸提高， 生產(chǎn)率和利潤(rùn)在同步提升。越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)企業(yè)看到了物料搬運(yùn)對(duì)于企業(yè)發(fā)展的重要 程度，在國(guó)內(nèi)，物料搬運(yùn)的發(fā)展，進(jìn)入了一個(gè)新的階段。雖然我國(guó)的物料搬運(yùn)技術(shù)與 世界上發(fā)展中國(guó)家還是有一定差距，但是隨著企業(yè)的共同努力，我國(guó)的物料搬運(yùn)水平 將會(huì)逐漸與國(guó)際先進(jìn)水平接軌。 隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)的提高，機(jī)器人設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力進(jìn)一步得到加強(qiáng)，尤其當(dāng)機(jī)器 人的生產(chǎn)和柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而改變目前機(jī)械制造的人工操作 狀態(tài)，提高了生產(chǎn)效率。就目前來(lái)看，總的來(lái)說(shuō)現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人有以下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)； （1）提高運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)精度，減少重量和占用空間，加速機(jī)器人功能部件的標(biāo) 準(zhǔn)化和模塊化，將機(jī)器人的各個(gè)機(jī)械模塊、控制模塊、檢測(cè)模塊組成構(gòu)件不同的機(jī)器 人； （2）開(kāi)發(fā)各種新型結(jié)構(gòu)用于補(bǔ)貼類(lèi)型的場(chǎng)合，如開(kāi)發(fā)微動(dòng)機(jī)構(gòu)用以保證精度，開(kāi) 發(fā)多關(guān)節(jié)多自由度的手臂和手指；開(kāi)發(fā)各類(lèi)行走機(jī)器人，以適應(yīng)不同的場(chǎng)合； （3）研制各類(lèi)傳感器及檢測(cè)元器件，如，觸覺(jué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)、和測(cè)距傳感 器等，用傳感器獲得工作對(duì)象周?chē)耐饨绛h(huán)境信息、位置信息、狀態(tài)信息已完成模式 識(shí)別、狀態(tài)檢測(cè)。并采用專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行問(wèn)題求解、動(dòng)作規(guī)范，同時(shí)，越來(lái)越多的系統(tǒng) 采用微機(jī)進(jìn)行控制。 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題： （1）自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的搭建； （2）電路之間的連接； （3）慧魚(yú)平臺(tái)的使用； （4）多個(gè)傳感器的使用； （5）舵機(jī)與電機(jī)的控制。 2.擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路） （1）自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的概況； （2）慧魚(yú)平臺(tái)的介紹； （3）機(jī)械手臂的搭建; （4）機(jī)械小車(chē)的搭建； （5）傳感器的選擇； （6）電路的規(guī)劃與編程的設(shè)計(jì)； （7）預(yù)期的功能； （8）總結(jié)。 3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果： 完成一個(gè)搬運(yùn)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的搭建，慧魚(yú)程序的編輯，傳感器、舵機(jī)、電機(jī)控 制方案的設(shè)計(jì)，并成功實(shí)現(xiàn)一個(gè)自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)，使之可以應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線， 把工業(yè)產(chǎn)品從一條生產(chǎn)線搬運(yùn)到另外一條生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，減輕產(chǎn)業(yè)工人大 量的重復(fù)性勞動(dòng)同時(shí)又可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）； 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解并掌握慧魚(yú)平臺(tái)與傳感器等使用方法； 實(shí)際搭建自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在實(shí)踐中不斷地優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)。 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃； 第一周：明確畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱參考文獻(xiàn)； 第二周：整理參考文獻(xiàn)； 第三周：書(shū)寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告； 第四周：給與老師檢查，尋求意見(jiàn)，準(zhǔn)備開(kāi)題答辯； 第五周：上交開(kāi)題報(bào)告，擬定自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)構(gòu)想和方案； 第六周：熟悉慧魚(yú)工具箱中的硬件資源，具體擬定機(jī)械結(jié)構(gòu)； 第八周：學(xué)習(xí)掌握慧魚(yú)系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境； 第九周：學(xué)習(xí)理解電氣部件的工作原理； 第十周：調(diào)試完成搬運(yùn)系統(tǒng)中各獨(dú)立環(huán)節(jié)的運(yùn)行； 第十一周：完成整個(gè)搬運(yùn)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)連接工作; 第十二周：查缺補(bǔ)漏，優(yōu)化設(shè)計(jì)； 第十三周：書(shū)寫(xiě)別業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，翻譯與本設(shè)計(jì)相關(guān)的英文文獻(xiàn)； 第十四周：準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) [1] 毛茂林.慧魚(yú)創(chuàng)意模型試驗(yàn)教程[M]交通大學(xué)出版社，2010 [2] 朱學(xué)敏. 慧魚(yú)模型指導(dǎo)書(shū)[J]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2010 [3] 康立新、馬建華. 工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì).中小企業(yè)管理與科技（ 下旬刊） [J].2012. [4] 周東波 . 顏色識(shí)別及其在智能機(jī)器人控制系統(tǒng)中的應(yīng) 用研究[D].2013-05-01. [5] 王超藝,王宜懷. 基于紅外傳感器的自尋跡小車(chē)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) C. 電子工程師,2008,34(11):60-62. [6] 祝守新、刑英杰、韓連英.機(jī)械工程控制基礎(chǔ)[M].清華大學(xué)出版社.2011.8 [7] Sunil Nath. Analysis of molecular mechanisms of ATP synthesis from the standpoint of the principle of electrical neutrality[J]. Biophysical Chemistry,2017, [8] Achler Tsvi. Evaluating the role of feedback regulation in recognition processing[J]. BMC Neuroscience, 2010, 11(Suppl+1). [9] 趙汝和. 基于慧魚(yú)模型的自動(dòng)避障機(jī)器人的設(shè)計(jì)[J]. 黑龍江科技信息,2015,(27):76-77. [10] M. Steffanson,I. Rangelow. Microthermomechanical infrared sensors[J]. Opto-Electronics Review,2014,22(1) [11] 劉志紅. 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]. 電子工業(yè)出版社. 2011-08. [12] 王芳,王瑞芳,平學(xué)成,劉卉,張林靜. 基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的機(jī)械原理課程改革與實(shí)踐[J]. 中國(guó)輕工教育,2017,(01):60-62. 附：文獻(xiàn)綜述或報(bào)告 1. 慧魚(yú)模型的特點(diǎn)： 慧魚(yú)模型是 1964 年由德國(guó)發(fā)明家 ArthurFischer 博士在其專(zhuān)利“六面拼接體” 的基礎(chǔ)上發(fā)明創(chuàng)造的，包含多種工程技術(shù)類(lèi)智慧拼裝模型，是展示科學(xué)原理和技術(shù)過(guò) 程中的理想教學(xué)工具[2].慧魚(yú)組合模型包括機(jī)械構(gòu)件、電氣元件、氣動(dòng)器件傳感器件及 軟件等模塊組件，是由大量結(jié)構(gòu)功能件組成的創(chuàng)新系統(tǒng)，涉及許多高科技領(lǐng)域。該模 型系統(tǒng)為創(chuàng)新教育和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提供了良好的載體，受到國(guó)內(nèi)外高校教育工作者的關(guān)注 和重視。 慧魚(yú)組合模型在實(shí)踐中的優(yōu)點(diǎn)[1]： （1）提高大學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)科學(xué)興趣?；埕~(yú)組合模型是由接近工程實(shí)際 的結(jié)構(gòu)組件和功能器件組成，其功能原理可以體現(xiàn)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程中的理論知識(shí)。學(xué)生 通過(guò)在實(shí)驗(yàn)自主設(shè)計(jì)、使用和組裝功能構(gòu)件可以體驗(yàn)理論知識(shí)和工程實(shí)踐的結(jié)合，提 高動(dòng)手能力。同時(shí)，通過(guò)對(duì)搭建模型的調(diào)試和操作，學(xué)生也可以加深對(duì)于專(zhuān)業(yè)知識(shí)的 理解，培養(yǎng)學(xué)科性趣。 （2）啟發(fā)大學(xué)生創(chuàng)新思維、培養(yǎng)創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式具有驗(yàn)證性的 特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)涉及的內(nèi)容主要是課本上固有的知識(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是增強(qiáng)大學(xué)生對(duì)于已學(xué) 理論的驗(yàn)證和理解，而沒(méi)有給與學(xué)生充分發(fā)揮現(xiàn)象和設(shè)計(jì)的空間，不利于創(chuàng)新能力的 培養(yǎng)。在慧魚(yú)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生既可以進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，還可以自主設(shè)計(jì)機(jī)電一體化 產(chǎn)品，利用慧魚(yú)組合模提供的機(jī)械、電子、控制等功能組件，搭建出新的機(jī)電產(chǎn)品。 慧魚(yú)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過(guò)程既可以啟發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)新思維，有培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。 2. 主流自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的概況： 60 年代中期，中國(guó)在一汽建成了第一條推式懸掛輸送機(jī)系統(tǒng)，在該輸送機(jī)的軌道上裝有許多道岔,小車(chē)可通過(guò)機(jī)械接觸方式識(shí)別,并按特定的程序?qū)⑵滏i在相應(yīng)的 輸送線上。這是中國(guó)第一套自動(dòng)物料搬運(yùn)系統(tǒng)。70 年代末期,北京汽車(chē)廠建成自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù),它有 2 臺(tái) AS/R 機(jī)構(gòu),一臺(tái)有底部水平線上輸人輸送線,另一臺(tái)有頂部水平線上輸出輸送線。繼電邏輯電路用于巷道堆垛機(jī)和輸送機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。撥輪和打孔卡 用于目的地信息。 80 年代初期,某軸承廠開(kāi)始運(yùn)行一條電葫蘆的自動(dòng)單軌系統(tǒng),至今已成功地運(yùn)行 了 15 年以上。電葫蘆的水平運(yùn)動(dòng)和吊鉤的垂直運(yùn)動(dòng),可通過(guò)接通或關(guān)閉頭頂上的感應(yīng) 線進(jìn)行高頻搖控。多個(gè)不同程序有其相應(yīng)的線路。每個(gè)電葫蘆裝有 2 個(gè)磁性片。在上料點(diǎn),操作人員需鍵人路線編號(hào)。磁性片的寫(xiě)頭被激勵(lì)出磁性,并在流程中保持不變, 直到另一個(gè)寫(xiě)頭被激勵(lì)出磁性,進(jìn)人道岔前,有一個(gè)讀點(diǎn)可以識(shí)別極性,并啟動(dòng)平行開(kāi) 關(guān)或旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān),使其到達(dá)指定位置。這樣,起升機(jī)構(gòu)便可駛向指定的目的地。當(dāng)電葫蘆 到達(dá)裝有酸或清洗劑的浴槽上方時(shí),吊鉤將會(huì)根據(jù)程序邏輯控制器的控制在浴槽中上 下運(yùn)動(dòng)或保持靜止。第一臺(tái)中國(guó)自行設(shè)計(jì)和制造的自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)開(kāi)發(fā)于 1987 年。AVG 首次在第二感光膠片廠得到應(yīng)用。當(dāng)感光材料涂到膠片上后,膠卷由一 AGV 在黑暗的環(huán)境中進(jìn)行裝卸。AGV 的另一次應(yīng)用是在腫瘤醫(yī)院放射治療中。在黑暗和有放射性的的環(huán)境中護(hù)士是無(wú)法照顧病人的。 從 80 年代初起,PLC 物料搬運(yùn)系統(tǒng)逐步占據(jù)主要地位。目前,所有的自動(dòng)多層倉(cāng)庫(kù)都在單機(jī)水平和中央監(jiān)督水平上使用 PLC 作為控制設(shè)備。今天,中國(guó)最典型的自動(dòng)多層倉(cāng)庫(kù)都以下列方法進(jìn)行操作托盤(pán)載荷。托盤(pán)載荷通常由人工碼盤(pán),叉車(chē)將它抬起并 送到輸送機(jī)的堆放臺(tái)上。當(dāng)托盤(pán)經(jīng)驗(yàn)收,并在倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行登記后由管理計(jì)算機(jī) 分配到貨架上的存放位置(通道列數(shù)和層數(shù))。這個(gè)位置可在線通過(guò)管理計(jì)算機(jī)和 PLC 之間的通訊界面?zhèn)鞯街醒氡O(jiān)控 PLC,由紅外裝置檢測(cè)載荷大小。當(dāng)操作者按下“啟動(dòng)” 按鈕時(shí),由 PLC 控制的輸送機(jī)便開(kāi)始順序運(yùn)動(dòng),并將裝有貨物的托盤(pán)送到預(yù)定的通道, 體積過(guò)大的載荷將被拒絕并返回人口等待重新裝載。相應(yīng)的 s/R 設(shè)備將合格的載荷送到指定存放位置。PLC 可以自動(dòng)控制運(yùn)行和起降設(shè)備的速度和加速度。它可通過(guò)相對(duì)或絕對(duì)地址來(lái)識(shí)別目的地。當(dāng) S/R 設(shè)備到達(dá)所需地點(diǎn)后,通過(guò)紅外線設(shè)備或機(jī)械方式確認(rèn)該位置是空的,以避免重復(fù)人庫(kù)。如果貨架上的載荷需要被取出,S/R 就會(huì)駛到管理計(jì)算機(jī)指定位置,拾起載荷送到通道上的存放臺(tái),以便輸送機(jī)輸送。在輸送線上有幾 個(gè)轉(zhuǎn)向臺(tái)或升降臺(tái)和存儲(chǔ)輸送機(jī),它由 PLC 控制以確保載荷達(dá)到指定的支線。倉(cāng)庫(kù)管理程序及時(shí)更改數(shù)據(jù)。因?yàn)閭}(cāng)庫(kù)管理計(jì)算機(jī)與公司主機(jī)聯(lián)網(wǎng),有關(guān)倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)的所有信 息,可隨時(shí)在主機(jī)上查到。 3.慧魚(yú)搬運(yùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)： 機(jī)器人是一種可編程和多功能的操作機(jī)；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可用電 腦改變和可編程動(dòng)作的專(zhuān)門(mén)系統(tǒng)。從它的定義上我們可以看出，它既可以運(yùn)行預(yù)先編 排的程序，還可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則行動(dòng)。機(jī)器人是靠自身動(dòng)力和控制 能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類(lèi)的一些危險(xiǎn)或是重復(fù)繁 瑣的工作。 3.1 驅(qū)動(dòng)裝置[7] 驅(qū)動(dòng)裝置是驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)，借助于動(dòng) 力元件使機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作。它輸入的是電信號(hào)，輸出的是線、角位移量。機(jī)器人使用 的驅(qū)動(dòng)裝置主要是電力驅(qū)動(dòng)裝置，如步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等。市面上常見(jiàn)的機(jī)器人主 要使用伺服電動(dòng)機(jī)對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行控制，所以伺服電動(dòng)機(jī)對(duì)于機(jī)器人的研發(fā)起到重要的 作用，因此對(duì)于伺服電動(dòng)機(jī)的研究就顯得非常的重要。 隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)裝置中誕生了一個(gè)新的詞匯，那就是舵機(jī)， 在各式各樣的機(jī)器人中，舵機(jī)逐漸變成了最關(guān)鍵、使用最多的部件。能將信號(hào)轉(zhuǎn)換成 轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度，這就是舵機(jī)的功用。而隨著社會(huì)科技的發(fā)展，舵機(jī)控制的發(fā) 展成為了越來(lái)越重要的主題。依據(jù)控制方式的特點(diǎn)，舵機(jī)應(yīng)該稱(chēng)為微型伺服馬達(dá)。早 期在模型上使用最多，主要用于控制模型的舵面，所以俗稱(chēng)舵機(jī)。用作自動(dòng)控制裝置 中執(zhí)行元件的微特電機(jī)，又稱(chēng)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。其功能是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸的角位移或 角速度。舵機(jī)外殼、電路板、無(wú)核心馬達(dá)、齒輪與位置檢測(cè)器所構(gòu)成。 舵機(jī)是一種位置伺服的驅(qū)動(dòng)器，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統(tǒng)。其工作原 理是：控制信號(hào)由接收機(jī)的通道進(jìn)入信號(hào)調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。它內(nèi)部有一 個(gè)基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為 20ms，寬度為 1.5ms 的基準(zhǔn)信號(hào)，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負(fù)輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片決定 電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，通過(guò)級(jí)聯(lián)減速齒輪帶動(dòng)電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差 為 0，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 3.2 控制裝置 3.2.1 顏色識(shí)別傳感器[4] 顏色識(shí)別傳感器是由半導(dǎo)體色敏元件和相應(yīng)的器件組裝的。由于這種傳感器體積 小,能識(shí)別物體的彩色標(biāo)記和痕跡,響應(yīng)時(shí)間快,約15xl0^6 秒左右,很適合對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行在線的頗色識(shí)別和檢測(cè)。該傳感器是繼傳統(tǒng)的光學(xué)色計(jì)量器之后又一種全新的、結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單的、造價(jià)低廉的頗色識(shí)別器。這種傳感器能將顏色的波長(zhǎng)和光譜范圍,直接轉(zhuǎn)換 成對(duì)應(yīng)的電量信號(hào)值。既容易作為自動(dòng)化裝置的信號(hào)輸入,又可直讀數(shù)據(jù)。 顏色傳感器一直用裝配線來(lái)檢測(cè)特定的組件。顏色傳感器的挑戰(zhàn)是檢測(cè)微妙差異 相似或高度反光的顏色。例如,金屬涂料在汽車(chē)工業(yè)中使用很難區(qū)分灰度的顏色或黃 金。匹配組件這是重要的,如鏡子的身體或保險(xiǎn)杠都離不開(kāi)傳感器協(xié)助。此外,顏色傳 感器通過(guò)數(shù)量有限的顏色可以檢測(cè)，并通過(guò)他們有限的能力迅速改變?cè)O(shè)置或處理多個(gè) 顏色。 電子技術(shù)的發(fā)展,光學(xué),軟件促進(jìn)顏色傳感器發(fā)展。這項(xiàng)技術(shù)使得更敏感的傳感器, 可以忽略光澤和區(qū)別出微妙的色調(diào)?？梢哉{(diào)整方便靈活的制造和精確的色彩校正。一 個(gè)典型的顏色傳感器具有高強(qiáng)度白光 LED,光在目標(biāo)項(xiàng)目調(diào)制。反射從目標(biāo)是分析的成分紅,綠,藍(lán)(RGB)值和強(qiáng)度。此信息用于驗(yàn)證正確的部分和組裝,準(zhǔn)確控制制成品的顏 色。在一個(gè)典型的應(yīng)用程序中,機(jī)器操作員持有一個(gè)顏色樣本在前面的傳感器,編程它 對(duì)這個(gè)特定顏色相匹配。這個(gè)過(guò)程期間及之后,運(yùn)營(yíng)商可能會(huì)注意到匹配失敗涉及色 彩略暗或略輕,但仍在可接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。操作員然后重組傳感器與更廣泛的高/低設(shè) 置點(diǎn)和通過(guò)試錯(cuò)過(guò)程建立理想的范圍。如果傳感器有多個(gè)通道,它可以被編程來(lái)識(shí)別 多種顏色一個(gè)顏色在每個(gè)頻道,每個(gè)頻道信號(hào)是一個(gè)離散報(bào)警輸出。這一技術(shù)使簡(jiǎn)單 的顏色識(shí)別或匹配,比如排序或部分識(shí)別功能,通過(guò)/失敗標(biāo)準(zhǔn)是足夠的。下一代顏色 傳感器提供三個(gè)額外的輸出表示 RGB 顏色值。好處包括更多的智能控制的制造。在實(shí)踐中,傳感器輸出原始 RGB 讀數(shù)為模擬信號(hào)。模擬信號(hào)更適合通信,因?yàn)閿?shù)字讀數(shù)為三個(gè)渠道將超過(guò)每 150us 吞吐量限制典型的串行協(xié)議。一個(gè)傳感器可以將原始 RGB 信號(hào)模擬與 10 位分辨率將輸出 5mV 的每個(gè) 1023 步。如果顏色變化的原因是無(wú)法輕易地發(fā)覺(jué)或者如果沒(méi)有顯示可用,模擬 RGB 信號(hào)可以數(shù)字化和美聯(lián)儲(chǔ)到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這允許全面的變化趨勢(shì),分析傳感器讀數(shù)。一些傳感器提供一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)模式原始數(shù)字讀 數(shù)。 3.2.2 紅外線傳感器[9] 紅外傳感器工作原理： （1） 待側(cè)目標(biāo)。根據(jù)待側(cè)目標(biāo)的紅外輻射特性可進(jìn)行紅外系統(tǒng)的設(shè)定。 （2） 大氣衰減。待測(cè)目標(biāo)的紅外輻射通過(guò)地球大氣層時(shí)，由于氣體分子和各種 氣體以及各種溶膠粒的散射和吸收，將使得紅外源發(fā)出的紅外輻射發(fā)生衰 減。 （3） 光學(xué)接收器。它接收目標(biāo)的部分紅外輻射并傳輸給紅外傳感器。相當(dāng)于雷 達(dá)天線，常用是物鏡。 （4） 輻射調(diào)制器。對(duì)來(lái)自待測(cè)目標(biāo)的輻射調(diào)制成交變的輻射光，提供目標(biāo)方位 信息，并可濾除大面積的干擾信號(hào)。又稱(chēng)調(diào)制盤(pán)和斬波器，它具有多種結(jié) 構(gòu)。 （5） 紅外探測(cè)器。這是紅外系統(tǒng)的核心。它是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所 呈現(xiàn)出來(lái)的物理效應(yīng)探測(cè)紅外輻射的傳感器，多數(shù)情況下是利用這種相互 作用所呈現(xiàn)出來(lái)的電學(xué)效應(yīng)。此類(lèi)探測(cè)器可分為光子探測(cè)器和熱敏感探測(cè) 器兩大類(lèi)型。 （6） 探測(cè)器制冷器。由于某些探測(cè)器必須要在低溫下工作，所以相應(yīng)的系統(tǒng)必 須有制冷設(shè)備。經(jīng)過(guò)制冷，設(shè)備可以縮短響應(yīng)時(shí)間，提高探測(cè)靈敏度。 （7） 信號(hào)處理系統(tǒng)。將探測(cè)的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波，并從這些信號(hào)中提取出信 息。然后將此類(lèi)信息轉(zhuǎn)化成為所需要的格式，最后輸送到控制設(shè)備或者顯 示器中。 （8） 顯示設(shè)備。這是紅外設(shè)備的終端設(shè)備。常用的顯示器有示波器、顯象管、 紅外感光材料、指示儀器和記錄儀等。 依照上面的流程，紅外系統(tǒng)就可以完成相應(yīng)的物理量的測(cè)量。紅外系統(tǒng)的核心是 紅外探測(cè)器，按照探測(cè)的機(jī)理的不同，可以分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類(lèi)。下面 以熱探測(cè)器為例子來(lái)分析探測(cè)器的原理。 熱探測(cè)器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測(cè)元件接收到輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使探測(cè)器中依賴(lài)于溫度的性能發(fā)生變化。檢測(cè)其 中某一性能的變化，便可探測(cè)出輻射。多數(shù)情況下是通過(guò)熱電變化來(lái)探測(cè)輻射的。當(dāng) 元件接收輻射，引起非電量的物理變化時(shí)，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)淖儞Q后測(cè)量相應(yīng)的電量變 化。 歐姆龍公司生產(chǎn)的漫反射式和對(duì)射式光電傳感器，這兩種傳感器主要用于事件檢測(cè)和物體定位。圖 中的紅燈和綠燈表示傳感器的狀態(tài)。 紅外傳感器已經(jīng)在現(xiàn)代化的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮著它的巨大作用，隨著探測(cè)設(shè)備和其他部分的技術(shù)的提高，紅外傳 感器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏度。 本課題就是從構(gòu)建一個(gè)小型的智能搬運(yùn)系統(tǒng)出發(fā)，搭建一個(gè)自動(dòng)化搬運(yùn)機(jī)器人， 在機(jī)器人傳感系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)上，進(jìn)行智能搬運(yùn)機(jī)器人移動(dòng)功能和自主搬運(yùn) 功能的設(shè)計(jì)與分析，通過(guò)軟件編程加以實(shí)現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。 基于慧魚(yú)平臺(tái)的自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 摘 要 利用慧魚(yú)創(chuàng)意模型組合包內(nèi)的構(gòu)件拼接的自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)，主要是由自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備和自動(dòng)化物料存儲(chǔ)設(shè)備構(gòu)成，其中動(dòng)力裝置均由電機(jī)提供，通過(guò)慧魚(yú)構(gòu)件組搭建模型，然后通過(guò)慧魚(yú)軟件編程模擬仿真出自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的實(shí)際效果。 本人的課程設(shè)計(jì)是用德國(guó)慧魚(yú)創(chuàng)意積木組合包內(nèi)的構(gòu)件為載體，搭建出自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備和自動(dòng)化物料存儲(chǔ)設(shè)備的基本構(gòu)架，再利用ROBO編程，通過(guò)TXT控制器面板去控制所搭建的模型，使搭建的模型達(dá)到預(yù)期的動(dòng)作，完成搬運(yùn)的和存儲(chǔ)的功能，再而取代我們以后常用的由硬體描述語(yǔ)言所驅(qū)動(dòng)的構(gòu)架。本人的說(shuō)明書(shū)重點(diǎn)是簡(jiǎn)明扼要的闡釋機(jī)械之間的配合關(guān)系，各種傳感器安裝使用，軟件編寫(xiě)，以及如何實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制，讓慧魚(yú)軟件平臺(tái)的操作變得簡(jiǎn)單易懂，同時(shí)方便快捷，便于大家理解。 自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備是循跡小車(chē)和搬運(yùn)機(jī)械手臂的理想結(jié)合，通過(guò)傳感器，實(shí)現(xiàn)從小車(chē)的循跡運(yùn)動(dòng)，到達(dá)預(yù)定的地點(diǎn)，到機(jī)械手臂完成貨物搬運(yùn)的過(guò)程。 自動(dòng)化物料存儲(chǔ)設(shè)備是利用傳感器檢測(cè)貨架的閑置空間，然后將貨物從固定的地點(diǎn)，用機(jī)械手臂搬運(yùn)到閑置的空間，完成空間的合理分配。 關(guān)鍵詞：慧魚(yú)模型；循跡小車(chē)；傳感器：機(jī)械手臂 I ABSTRACT The automatic moving system is composed of automatic moving robot, automatic sorting system and automatic storing and transporting robot. The power device is provided by motor, and the model is formed by the cometary components. Then the actual effect of the automatic moving system is simulated by the cometary programming. This course is designed to use German fischer creative blocks combination of components as the carrier, build automated material handling equipment, and the basic framework of the automatic material storage equipment, recycling ROBO programming, through TXT controller panel to control the building model, to build the model of the desired action, complete the function of handling and storage, instead we commonly used later again driven by hardware description language structure. My manual focus is concise explanation cooperate relationship between the mechanical, various sensors installed, writing software, and how to realize the control of the motor, let fischer platform operation simple easy to understand, convenient and quick at the same time, to facilitate everybody understanding. Automated material handling equipment is tracking the car and handling the ideal combination of mechanical arm, through the sensor, achieve tracking motion, from the car to a predetermined location, to the mechanical arm to complete the process of cargo handling. Automation material storage device is to use the sensor testing shelf space, then the goods from a fixed location, with a robotic arm to the unused space, space distribution. Key Words：Fischertechnic; Tour line; Sensor: A robotic arm I 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 緒 論 1 1.1 選題背景及意義 1 1.2 自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 2 1.3 自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的定位 3 1.4 自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的內(nèi)容 4 第2章 慧魚(yú)模型 5 2.1 慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型的簡(jiǎn)介 5 2.2 慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型的意義 5 2.3 慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型的主要構(gòu)件 6 第3章 搬運(yùn)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 3.1 自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備 10 3.2 自動(dòng)化物料存儲(chǔ)設(shè)備 19 第4章 搬運(yùn)系統(tǒng)的Robo Pro編程 23 4.1軌跡跟蹤小車(chē)的軟件編程 23 4.2搖臂式搬運(yùn)手臂的軟件編程 26 4.3三自由度搬運(yùn)手臂程序的軟件編程 30 第5章 結(jié) 論 32 參 考 文 獻(xiàn) 33 附錄1：外文翻譯 34 附錄2：外文原文 41 基于慧魚(yú)平臺(tái)的自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng) 第1章 緒 論 1.1 選題背景及意義 產(chǎn)品都是由物料加工生產(chǎn)而來(lái)，在生產(chǎn)到消費(fèi)的過(guò)程中，物料的搬運(yùn)作業(yè)是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于生產(chǎn)商而言，自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的合理性，將很大程度上影響到產(chǎn)品成本的高低，同時(shí)搬運(yùn)系統(tǒng)的合理性，也將對(duì)生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)造成很大的影響，不合理的搬運(yùn)系統(tǒng)會(huì)造成作業(yè)時(shí)間的浪費(fèi)，產(chǎn)品的損壞，進(jìn)而降低生產(chǎn)率。所以在國(guó)家制造業(yè)迅速發(fā)展的今天，物料搬運(yùn)系統(tǒng)的研究是非常必要的。在制造企業(yè)中引入物料搬運(yùn)方案，可以有效提高搬運(yùn)效率，合理安排生產(chǎn)時(shí)間，節(jié)約人力資源，減少機(jī)器加工等待時(shí)間，讓更多的生產(chǎn)力投入到產(chǎn)品的加工中去，從而提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力[4]。合理優(yōu)化物料搬運(yùn)路線，選擇合適的搬運(yùn)單元和搬運(yùn)工具，可以減少物料中轉(zhuǎn)的復(fù)雜程度，減少物料在中轉(zhuǎn)過(guò)程中的損耗，便于生產(chǎn)車(chē)間的合理布局和管理。 對(duì)于一個(gè)自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)而言，運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)保管、裝卸搬運(yùn)是其中的核心所在[11]。自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備是可以進(jìn)行自動(dòng)化搬運(yùn)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，用一種設(shè)備握持工件，同時(shí)從一個(gè)加工位置移到另一個(gè)加工位置[6]。搬運(yùn)機(jī)器人可安裝不同的末端執(zhí)行器以完成各種不同形狀和狀態(tài)的工件搬運(yùn)工作，大大減輕了人類(lèi)繁重的體力勞動(dòng)；自動(dòng)化物料存儲(chǔ)設(shè)備是可以合理安排物料存儲(chǔ)與搬運(yùn)的設(shè)備，極大的節(jié)約了空間成本，同時(shí)方便查找，也降低了人類(lèi)的體力勞動(dòng)。 在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)中的核心就是自動(dòng)化搬運(yùn)設(shè)備。而自動(dòng)化搬運(yùn)設(shè)備的先進(jìn)性，往往是由搬運(yùn)機(jī)器人的發(fā)展程度決定的。當(dāng)今，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已迅速發(fā)殿起來(lái)的一門(mén)新興的技術(shù)，搬運(yùn)機(jī)器人可以很好地實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合[11]。搬運(yùn)機(jī)械人雖然目前還不如人那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)。因此，搬運(yùn)機(jī)械人越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用，也是今后工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)[4]。 1.2 自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 1、確定方針原則:了解現(xiàn)有問(wèn)題，考慮技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的限制，初步考慮解決問(wèn)題的方針。 2、規(guī)劃原則:根據(jù)了解的實(shí)際情況，初步建立一個(gè)目標(biāo)，基本確立初步的需求和所有物料搬運(yùn)和儲(chǔ)存活動(dòng)的應(yīng)變計(jì)劃。 3、系統(tǒng)原則:整合搬運(yùn)和儲(chǔ)存活動(dòng)，使得系統(tǒng)和活動(dòng)經(jīng)濟(jì)有效，包括進(jìn)貨、檢驗(yàn)、儲(chǔ)存、生產(chǎn)、組合、包裝、倉(cāng)儲(chǔ)、出貨、運(yùn)送等。 4、空間利用原則:充分有效地利用空間。 5、標(biāo)準(zhǔn)化原則:盡可能把搬運(yùn)方法和設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化。 6、工效原則:了解人類(lèi)的能力和限制以設(shè)計(jì)物料搬運(yùn)設(shè)備和程序，使得使用系統(tǒng)的人和系統(tǒng)能有效互動(dòng)。 7、能源原則:考慮物料搬運(yùn)系統(tǒng)和物料搬運(yùn)程序的能源消耗。 8、生態(tài)原則:使用對(duì)環(huán)境不良作用最少的物料搬運(yùn)系統(tǒng)和物料搬運(yùn)程序。 9、機(jī)械化原則:物料搬運(yùn)過(guò)程機(jī)械化，以增進(jìn)效率。 10、簡(jiǎn)單方便原則:通過(guò)消除減少和合并不需要的移動(dòng)和設(shè)備，以簡(jiǎn)化搬運(yùn)。 11、重力原則:在考慮安全損壞遺失等因素下，盡可能使用重力移動(dòng)物料。 12、安全原則:遵循安全原則，使用安全的物料搬運(yùn)系統(tǒng)和方法。 13、信息化原則:在物料搬運(yùn)和儲(chǔ)存系統(tǒng)使用電腦，以增進(jìn)物料搬運(yùn)系統(tǒng)和物料搬運(yùn)程序?qū)ξ锪虾托畔⒌目刂啤? 14、系統(tǒng)化原則:處理物料搬運(yùn)和儲(chǔ)存時(shí)，整合數(shù)據(jù)流動(dòng)和物流流動(dòng)的系統(tǒng)化。 15、布局原則:對(duì)所有可行的方案，準(zhǔn)備操作順序和設(shè)備設(shè)計(jì)，接著選擇最有效的效果的方案。 16、成本原則:比較不同解決方案的每單位物料搬運(yùn)成本。 17、維修原則:對(duì)所有物料搬運(yùn)設(shè)備，準(zhǔn)備預(yù)防維修和定期維修的計(jì)劃。 18、淘汰原則:需要考慮產(chǎn)品的生命周期，對(duì)于設(shè)備更新有長(zhǎng)期且經(jīng)濟(jì)的合理政策。 1.3 自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的定位 企業(yè)的物料搬運(yùn)系統(tǒng)定位是一個(gè)非常麻煩的問(wèn)題，從我國(guó)當(dāng)前的發(fā)展情況來(lái)看，東西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡，使得企業(yè)物料搬運(yùn)系統(tǒng)具有了多樣性，既有可以體現(xiàn)當(dāng)今世界物料搬運(yùn)最為先進(jìn)科技水平的由無(wú)人自動(dòng)搬運(yùn)小車(chē)、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、自動(dòng)化輸送機(jī)等組成的無(wú)人化物料搬運(yùn)系統(tǒng)，也有還處于相當(dāng)落后的，比較原始的物料搬運(yùn)輸送線。但是不論何種水平，有一點(diǎn)是共同的，即這些物料搬運(yùn)系統(tǒng)都與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)狀況、產(chǎn)品質(zhì)量要求、勞動(dòng)力水平的高低、產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等狀況相匹配，也就是對(duì)于不同的企業(yè)來(lái)看，是沒(méi)有最好的、最先進(jìn)的搬運(yùn)系統(tǒng)，只有最經(jīng)濟(jì)、最合適的物料搬運(yùn)系統(tǒng)。 我們都知道，搬運(yùn)系統(tǒng)的本質(zhì)任務(wù)就是在A、B倆地之間連續(xù)搬運(yùn)大量物料?？梢园l(fā)現(xiàn)搬運(yùn)位置精度高，搬運(yùn)時(shí)間比較準(zhǔn)確的搬運(yùn)系統(tǒng)一般都是自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)才能達(dá)到的水平，這種自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)被廣泛用于大批量生產(chǎn)的流水線、裝配線。事實(shí)證明輸送機(jī)搬運(yùn)系統(tǒng)是最適于大批量生產(chǎn)方式的搬運(yùn)系統(tǒng)。因此，輸送機(jī)搬運(yùn)系統(tǒng)實(shí)際上已成為大批量生產(chǎn)的代名詞，但是這種搬運(yùn)系統(tǒng)實(shí)際上由外部的需求條件來(lái)定位，它要求物料型式比較單一、量大、品種單調(diào)，在社會(huì)生活水平尚處于溫飽階段時(shí)，這種搬運(yùn)系統(tǒng)與社會(huì)相吻合。當(dāng)社會(huì)進(jìn)入小康，需求呈現(xiàn)多元化、個(gè)性化、人性化，這種大批量流水線生產(chǎn)出來(lái)的雷同商品，顯然無(wú)法滿足市場(chǎng)要求。這種外部需求反饋到企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中要求原有生產(chǎn)線在功能、外形、花色、大小等方面有所調(diào)整和變動(dòng)，傳統(tǒng)的大批量流水線搬運(yùn)系統(tǒng)顯得力不從心[6]。 在當(dāng)今而言，輸送搬運(yùn)運(yùn)系統(tǒng)對(duì)企業(yè)的定位來(lái)說(shuō)是不合適的。這種不合適的根本原因源于經(jīng)濟(jì)發(fā)展從高速走向平穩(wěn)增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境的變化，源于人們消費(fèi)從單調(diào)雷同走向多樣化的觀念的變化，源于大眾生活水平從溫飽走向小康社會(huì)發(fā)展的變化。自動(dòng)化的搬運(yùn)系統(tǒng)已經(jīng)變得更為受企業(yè)歡迎，因?yàn)樗奶攸c(diǎn)是小批量、多品種生產(chǎn)，同時(shí)可以適應(yīng)變化多端的消費(fèi)市場(chǎng)。這樣的生產(chǎn)方式需要已經(jīng)不再需要更換大量的工裝，因?yàn)樵诎徇\(yùn)大量不同的原材料及零部件時(shí)，只需要更改搬運(yùn)系統(tǒng)的手爪機(jī)構(gòu)就可以完成不同物料的搬運(yùn)。這樣就可以滿足當(dāng)生產(chǎn)線上可能會(huì)出現(xiàn)同時(shí)組裝幾種不同的產(chǎn)品或頻繁更換組裝不同的產(chǎn)品時(shí)，依舊可以方便快捷的完成搬運(yùn)的行為。自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的這些特點(diǎn)，符合企業(yè)的物流系統(tǒng)所需要的應(yīng)變能力，即滿足物流系統(tǒng)的柔性[11]。這種具有一定柔性的物流系統(tǒng)，對(duì)隨時(shí)應(yīng)變市場(chǎng)變化的企業(yè)來(lái)講是合適的， 其物流系統(tǒng)的定位，就應(yīng)當(dāng)是具有相當(dāng)科技含量的柔性物流系統(tǒng)。 1.4 自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的內(nèi)容 對(duì)于一個(gè)自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)而言，運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)保管、裝卸搬運(yùn)是其中的核心所在。本人所設(shè)計(jì)的自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)就是以慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型搭建出來(lái)實(shí)際仿真模型，模擬整個(gè)自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的工作過(guò)程中最為重要的運(yùn)輸和裝卸搬運(yùn)部分。 1.4.1 自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備 物料搬運(yùn)是指在統(tǒng)一范圍內(nèi)所進(jìn)行的、通過(guò)使物料存放狀態(tài)和空間位置發(fā)生改變?yōu)橹饕康牡男袨?。倉(cāng)庫(kù)作業(yè)效率的提高主要就是同屋物料搬運(yùn)體現(xiàn)的，物料搬運(yùn)也將直接影響到生產(chǎn)效率[4]。在生產(chǎn)型企業(yè)中，物流經(jīng)理通常要對(duì)貨物搬運(yùn)入庫(kù)、貨物在倉(cāng)庫(kù)中的存放、貨物從存放地點(diǎn)到訂單分揀區(qū)域的移動(dòng)以及最終到達(dá)出貨區(qū)準(zhǔn)備運(yùn)出倉(cāng)庫(kù)等環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)。物料搬運(yùn)作業(yè)具體主要有以下幾個(gè)方面：水平或斜面運(yùn)動(dòng)—搬運(yùn)作業(yè)；垂直運(yùn)動(dòng)—裝卸作業(yè)；碼垛或取貨—提升或下降作業(yè)；轉(zhuǎn)向—繞垂直線轉(zhuǎn)動(dòng)作業(yè)和翻轉(zhuǎn)—繞水平軸線轉(zhuǎn)動(dòng)作業(yè)。 本人所設(shè)計(jì)的物料搬運(yùn)設(shè)備是自動(dòng)化搬運(yùn)機(jī)器人，其功能可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的物料搬轉(zhuǎn)運(yùn)輸上，有兩個(gè)部分構(gòu)成，其一是軌跡跟蹤小車(chē)，主要作用為沿著既定的軌跡行駛，從摸一個(gè)起點(diǎn)移動(dòng)到到目的地；另外一個(gè)部分為自動(dòng)化機(jī)械手臂，負(fù)責(zé)將物料夾起，移動(dòng)，升降和旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作，完成物料的搬運(yùn)。軌跡跟蹤小車(chē)與自動(dòng)化機(jī)械手臂，通過(guò)編程控制，協(xié)調(diào)與調(diào)試，共同完成物料的搬運(yùn)工作。 1.4.2 自動(dòng)化物料存儲(chǔ)設(shè)備 倉(cāng)儲(chǔ)物流設(shè)備是指在倉(cāng)儲(chǔ)管理過(guò)程中使用到的硬件設(shè)施和信息管理軟件系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)主要包括立體貨架、堆垛機(jī)、室內(nèi)搬運(yùn)車(chē)、出入輸送設(shè)備、分揀系統(tǒng)、升降設(shè)備（提升機(jī)或升降機(jī)）、以及計(jì)算機(jī)管理和監(jiān)控系統(tǒng)。這些設(shè)備可以組成半自動(dòng)化、自動(dòng)化、機(jī)械化的倉(cāng)庫(kù)，來(lái)堆放、存取和分揀物品。 利用自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)高層合理化、存取自動(dòng)化、管理簡(jiǎn)便化。其功能可概括為[6]： 1、高層貨架存儲(chǔ)，節(jié)約用地，充分利用庫(kù)房空間增大存儲(chǔ)量； 2、自動(dòng)存取，提高入出庫(kù)效率，機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)解放人力，減小勞動(dòng)強(qiáng)度； 3、計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)對(duì)信息進(jìn)行準(zhǔn)確的存儲(chǔ)和管理，自動(dòng)打印各種報(bào)表； 4、可與其他輸送設(shè)備配合使用，使生產(chǎn)、倉(cāng)庫(kù)、物流整體鏈接，減少管理成。 第2章 慧魚(yú)模型 2.1 慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型的簡(jiǎn)介 1964年，阿圖?費(fèi)舍爾以“六面可拼接體”作為孩子的生日禮物，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展與創(chuàng)新，以“六面可拼接體”為基本構(gòu)件的慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型(fischertechnik)成熟起來(lái)并且獲得大眾的認(rèn)可?；埕~(yú)創(chuàng)意組合模型代表的科技含量很高的工程技術(shù)是以類(lèi)智趣拼裝模型體現(xiàn)出來(lái)，因此慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型不僅僅是一種可以很好地通過(guò)搭建模型，編輯程序進(jìn)行仿真以展示科學(xué)原理和技術(shù)過(guò)程的理想教具，同時(shí)也為青少年的創(chuàng)新教育和實(shí)驗(yàn)提供了最佳的載體，使得青少年們擁有了更多動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)，可以很好的幫助他們鍛煉獨(dú)立思考的能力與創(chuàng)新的思維能力。 尼龍塑膠是一種纖維的樹(shù)脂，具有良好的綜合性能，以此作為慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型中的主要部件的原材料，使得慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型部件的尺寸精確度高，且不易磨損，這樣可以保證在反復(fù)拆裝的同時(shí)不會(huì)對(duì)模型結(jié)合的精確度造成影響。同時(shí)，由于慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型組合包內(nèi)的主要構(gòu)件都是用了工業(yè)燕尾槽專(zhuān)利設(shè)計(jì)以達(dá)到六面都可拼接的效果，這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)使得搭建模型時(shí)可以實(shí)現(xiàn)隨心所欲的組合和擴(kuò)充。 慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型主要包括創(chuàng)意組合包、培訓(xùn)模型、工業(yè)模型三大系列（本人的畢業(yè)設(shè)計(jì)所使用的主要便是創(chuàng)意組合包），在創(chuàng)意組合包里面主要涵蓋了機(jī)械結(jié)構(gòu)方面、電子控制方面、液壓氣動(dòng)方面、和機(jī)器人技術(shù)等領(lǐng)域和高新學(xué)科。使用慧慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型，首先便是利用組合包內(nèi)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械元件、電氣元件、氣動(dòng)元件，輔以傳感器、控制器、執(zhí)行器的配合搭建出基本模型，然后將設(shè)計(jì)構(gòu)思以程序的方式輸入到TXT控制器，通過(guò)實(shí)際的模擬仿真和實(shí)驗(yàn)分析，基本可以實(shí)現(xiàn)任何技術(shù)過(guò)程的還原，更可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)和大型機(jī)械設(shè)備操作的模擬，從而為實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研創(chuàng)新和生產(chǎn)流水線可行性論證提供了可能。 2.2 慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型的意義 在使用慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型進(jìn)行模擬仿真的過(guò)程中，由于慧魚(yú)的“六面可拼接體”可以實(shí)現(xiàn)任意的拼接，完全可以讓學(xué)生們以自己的創(chuàng)意去搭建自己所想要的模型。在這個(gè)過(guò)程中，將自己在課本上所學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)際的情況相結(jié)合，將所學(xué)的機(jī)械原理、氣動(dòng)技術(shù)、電子電路和軟件編程等方面的知識(shí)充分的運(yùn)用，使得本來(lái)枯燥的理論知識(shí)變得生動(dòng)形象，不僅可以提高學(xué)生對(duì)于理論學(xué)習(xí)的興趣性，加強(qiáng)對(duì)于理論知識(shí)的理解，同時(shí)可以開(kāi)拓自己的知識(shí)面，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新思維能力。在慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型的搭建、組裝以及編程的過(guò)程中，學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手的能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力也得到了充分的鍛煉。以學(xué)習(xí)為主、專(zhuān)業(yè)嚴(yán)謹(jǐn)是慧魚(yú)課程的教學(xué)側(cè)重點(diǎn)?；埕~(yú)創(chuàng)意組合模型體現(xiàn)了不同學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)的組合，不僅可以應(yīng)用于中小學(xué)各個(gè)年級(jí)學(xué)科教學(xué)，還可以用于大學(xué)不同專(zhuān)業(yè)以及研究生工程實(shí)驗(yàn)和技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)，可以說(shuō)這是創(chuàng)新教育的一個(gè)全新平臺(tái)。 我選擇以慧魚(yú)組合包作為自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的載體，一方面是由于慧魚(yú)組合包內(nèi)部的構(gòu)件基本可以搭建出我所需要的自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的模型，并且通過(guò)將編輯的程序輸入到TXT控制器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所搭建出來(lái)的模型的控制，通過(guò)實(shí)際觀察模型的運(yùn)動(dòng)情況，可以生動(dòng)形象的展現(xiàn)出整個(gè)搬運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)行情況；另一方面則是由于慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型組合包內(nèi)的大量構(gòu)件可以將我所學(xué)的機(jī)械方面，電子方面以及控制方面的知識(shí)綜合的體現(xiàn)出來(lái)，是我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一個(gè)匯總，對(duì)我自己的一個(gè)檢測(cè)，希望可以通過(guò)慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型對(duì)自己的大學(xué)提交一份滿意的答卷。 2.3 慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型的主要構(gòu)件 2.3.1 基本構(gòu)件分類(lèi)： 圖2.1基本構(gòu)件 2.3.2 控制器： 快速脈沖計(jì)數(shù)端口，接收帶編碼器電機(jī)中的編碼器信號(hào)，還可以作為數(shù)字量輸入端使用，如開(kāi)關(guān)。TXT控制器的EXT端口只能耦合 1個(gè)TXT控制器，TX控制器的EXT端口可以擴(kuò)展多個(gè)TX控制器。 圖2.2 TXT控制器 2.3.3 電氣元件： 圖2.3 傳感器與執(zhí)行器 2.3.4 電機(jī) 圖2.4 電機(jī) 2.3.4 接觸開(kāi)關(guān)： 圖2.5 開(kāi)關(guān) 2.3.5 LED燈： 圖2.6 LED燈 第3章 搬運(yùn)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備 本人所設(shè)計(jì)的自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)為遠(yuǎn)距離的物料搬運(yùn)，所以為了達(dá)到預(yù)定的目的，物料搬運(yùn)設(shè)備需要有兩個(gè)部分構(gòu)成，軌跡跟蹤小車(chē)與搖臂式搬運(yùn)手臂。軌跡跟蹤小車(chē)需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的軌跡跟蹤，即為沿著固定的軌跡行駛，將物料由起始地遠(yuǎn)距離的運(yùn)輸?shù)侥康牡亍u臂式機(jī)械手臂需要實(shí)現(xiàn)的功能為當(dāng)軌跡小車(chē)到達(dá)物料的起始地時(shí)將物料夾起，并且跟隨小車(chē)移動(dòng)，直到到達(dá)目的地，將物料放回到預(yù)定點(diǎn)。 3.1.1 軌跡跟蹤小車(chē) 1 組裝模型 在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行慧魚(yú)模型小車(chē)組裝工作，首先熟悉慧魚(yú)模型的構(gòu)件及其拼裝方法，我所要實(shí)現(xiàn)的功能是跟蹤搜索，因?yàn)闆](méi)有相關(guān)的拼裝順序說(shuō)明書(shū)或者步驟，我需要按照自己的思路進(jìn)行拼接，首先我們現(xiàn)有的組裝材料有控制器板、電源、連接電線、電機(jī)、傳感器、各個(gè)拼裝模塊等： 圖3.1 電機(jī) 圖3.2 六面體長(zhǎng)方形模塊（左） 六面體正方形模塊（右） 圖3.3 軌跡傳感器 首先拼接的小車(chē)底板，用到的是正六面體模塊和長(zhǎng)方六面體模塊，根據(jù)電機(jī)的體積大小確定底板的拼接。因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)左右轉(zhuǎn)向，所以采用2個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎的功能，然后根據(jù)2個(gè)電機(jī)的位置，用上述的六面體模塊通過(guò)楔形卡槽將其組裝成一個(gè)底板的樣子。因?yàn)殡姍C(jī)上有齒輪，所以采用的是齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，將輪子套上輪套，然后在用一個(gè)帶有孔的正方六面體模塊連接固定齒輪軸和裝好的輪。然后將這個(gè)部件裝到帶有電機(jī)的底板下方，并調(diào)整位置將齒輪配合好并固定，最后調(diào)整好各個(gè)結(jié)構(gòu)的位置讓兩邊的輪子盡量對(duì)稱(chēng)，這樣后基本的前輪框架就出來(lái)了。 圖 3.4 整體前輪裝置 然后裝配的是后輪，因?yàn)楹筝唽?shí)現(xiàn)的只是平衡小車(chē)以及保持小車(chē)行走的能力，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，另外需要在上面裝電源來(lái)提供動(dòng)力源給電機(jī)，把后底板與前面所拼裝的整體前輪裝置安裝到一起組成可以行走的小車(chē)雛形，再把軌跡傳感器安裝到小車(chē)前面部分，這樣所有的初級(jí)準(zhǔn)備都完成。 圖 3.5 車(chē)體雛形 2 安裝控制板及接線 我們所用到的是TXT controller控制器： 電機(jī)與控制器的連線如圖（電機(jī)中間的藍(lán)頭三線中紅線接電源，綠線接C口地線，黑線接C口上位線，電機(jī)兩邊的口接控制器M口，傳感器紅頭線中綠接I口地線，紅線接電源，藍(lán)線中紅綠均接I1 2口表示輸入），把線接好并且把TXT控制器安裝到小車(chē)模型上： 圖3.6 軌跡跟蹤小車(chē) 3.1.2 搖臂式搬運(yùn)手臂 1 結(jié)構(gòu)分析 我們需要拼接的是一個(gè)可360°旋轉(zhuǎn)，并能夠完成俯仰動(dòng)作的一個(gè)吊臂，其末端執(zhí)行器是一個(gè)可以控制開(kāi)合的手爪，以完成貨物從低到高或從高到低的一個(gè)搬運(yùn)的設(shè)備，我們將其細(xì)分到以下幾個(gè)機(jī)構(gòu)： （1）下方控制整體360°旋轉(zhuǎn)的渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)需要將渦輪蝸桿同時(shí)固定在底板上，由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 （2）后側(cè)控制吊臂俯仰動(dòng)作的絲杠及配件。絲杠上連接一個(gè)與其相匹配的塊，塊上的兩臂與連接手爪的支撐型材相連，隨著絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，塊在絲杠上上升或下降，其手臂帶動(dòng)支撐型材做俯仰動(dòng)作，絲杠的旋轉(zhuǎn)由電機(jī)控制. （3）末端執(zhí)行的可開(kāi)合的手爪。手爪的開(kāi)合同樣用電機(jī)控制，并加上兩個(gè)觸碰開(kāi)關(guān)進(jìn)行限位處理。 2 組裝模型 在拼接自動(dòng)化搬運(yùn)手臂時(shí)，由于三個(gè)機(jī)構(gòu)之間聯(lián)系性不是特別高，互不干擾，所以我選擇把分別完成拼接，最后再用相應(yīng)的連接件將他們連接成一體。 a部分的拼接：渦輪蝸桿是重要的傳動(dòng)件，為了保證整體旋轉(zhuǎn)的流暢，我們需要把握好渦輪與蝸桿之間的間距，也就是說(shuō)，我們需要確定好這兩個(gè)件在底板上的安裝位置，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和分析，我們選定了一個(gè)最好的位置，既能保證機(jī)構(gòu)平穩(wěn)的運(yùn)行，又留出了足夠的空間來(lái)安裝控制器等其余原件，為了保證傳動(dòng)的平穩(wěn)可靠，我們還需要其余相應(yīng)的塊在合適的位置作為支撐。 圖3.7 a部分渦輪蝸桿結(jié)構(gòu) b部分的拼接：這一部分是控制吊臂俯仰的重要組成部分，在拼接的時(shí)候，既要考慮到它的行程，又要消除由于高度過(guò)高而產(chǎn)生的變形情況。絲杠是需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，將電機(jī)安裝到固定在渦輪盤(pán)上的塊上，并且在絲杠的底端裝一個(gè)齒輪，齒輪與電機(jī)軸上的齒輪嚙合進(jìn)行傳動(dòng)，考慮到渦輪盤(pán)的空間，我們?cè)谶@兩個(gè)齒輪間加了一個(gè)惰輪，這樣不會(huì)對(duì)傳動(dòng)產(chǎn)生任何影響，同時(shí)也可以留出空余空間，防止干涉的發(fā)生。單從絲杠來(lái)看，光是固定下端是不行的，在其頂端也需要固定，這樣就不會(huì)出現(xiàn)由于載重而產(chǎn)生傾斜或變形的情況。吊臂和連接塊的長(zhǎng)度需要根據(jù)實(shí)際行程來(lái)進(jìn)行調(diào)整。 圖3.8 b部分吊臂控制裝置 c部分的拼接：手爪的主要作用是夾取貨物，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，手爪能靈活開(kāi)合是重點(diǎn)，然后根據(jù)貨物的大小來(lái)確定觸碰開(kāi)關(guān)的位置，在保證夾緊貨物且不損壞貨物的前提下，不對(duì)手爪的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。 圖3.9 c部分手爪裝置 連接件的拼接：三根型材在所有的零件中剛度最大，作為支撐桿使用，承受大部分的力的同時(shí)還不會(huì)產(chǎn)生變形，上方的型材一端需要繞軸轉(zhuǎn)，一端需要與手爪連接，由于手爪需要保持一直垂直于地面，所以型材與手爪之間也是可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的，不能把它們固定。為了讓塊與塊之間處于同一平面，不產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，在必要的地方添加紅色的小薄片用于定位。 圖3.10 抓取裝置 3.1.3 物料搬運(yùn)設(shè)備的成果展示 物料搬運(yùn)機(jī)器人主要由兩個(gè)部分組成：軌跡追蹤小車(chē)與搖臂式自動(dòng)化搬運(yùn)手臂，兩者之間分別使用TXT控制器進(jìn)行控制，獨(dú)立編程。在最初的構(gòu)思時(shí)，考慮的是通過(guò)一個(gè)TXT控制器完成對(duì)兩個(gè)部分的控制，但是由于需要控制的電機(jī)數(shù)目比輸出端口的數(shù)量多，通過(guò)實(shí)際的仿真發(fā)現(xiàn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，最終還是選擇以?xún)蓚€(gè)TXT控制器進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)的是遠(yuǎn)距離物料的搬運(yùn)，所以運(yùn)輸小車(chē)是不可或缺的，考慮到實(shí)際工廠的物料搬運(yùn)車(chē)都有規(guī)定的行駛軌道，所以選擇以軌跡傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)定軌跡行駛。在搭建機(jī)械手臂時(shí)，考慮到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及搬運(yùn)的合理性，最終選擇搭建球坐標(biāo)式機(jī)器人。在搖臂式機(jī)械搬運(yùn)手臂的實(shí)際拼接時(shí)，最大的難點(diǎn)是手爪的拼接，需要控制夾取物料時(shí)，手爪的張開(kāi)程度，既要保證可以將物料搬起，又要考慮物料不會(huì)因?yàn)閵A緊力不夠發(fā)生脫落現(xiàn)象。最初的設(shè)想是使用滑覺(jué)傳感器來(lái)控制，但是最終由于不具備條件，換了一種思路，改為使用微動(dòng)開(kāi)關(guān)配合電機(jī)使用，當(dāng)脈沖計(jì)數(shù)次數(shù)達(dá)到預(yù)定數(shù)值，控制電機(jī)的啟停，實(shí)現(xiàn)對(duì)于手爪的開(kāi)合程度控制。 圖6.1 物料搬運(yùn)機(jī)器人左視圖 圖6.2 物料搬運(yùn)機(jī)器人俯視 3.1.4 機(jī)械結(jié)構(gòu)分析： 蝸輪蝸桿傳動(dòng)： ⑴ 蝸桿傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)是在空間交錯(cuò)的兩軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩軸線交錯(cuò)的夾角可以為任意值，常用的為90°。 由查詢(xún)資料可知，慧魚(yú)創(chuàng)意模型組合包里面的蝸輪蝸桿傳動(dòng)主要是圓柱蝸桿傳動(dòng)。 圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)有模數(shù) m、 壓力角 a、蝸桿頭數(shù) z1、蝸輪齒數(shù) z2、及蝸桿的直徑d1等。 ①模數(shù)與壓力角 蝸輪蝸桿嚙合時(shí)，蝸桿的軸面模數(shù)、壓力角應(yīng)該與蝸輪的端面模數(shù)、壓力角相等。 ma1=mt2=m αa1=αa2 ②蝸桿的分度圓直徑d1 為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目，對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)量的蝸桿分度圓直徑d1 而把比值稱(chēng)為蝸桿的直徑系數(shù)。 q=d1/m ③蝸桿頭數(shù)z1 蝸桿頭數(shù)可根據(jù)要求的傳動(dòng)比和效率來(lái)選擇，通常蝸桿頭數(shù)取為1、2、4、6。 ④傳動(dòng)比i和齒數(shù)比u 傳動(dòng)比 i=n1/n2 其中，n1、n2分別為蝸桿和蝸輪的轉(zhuǎn)速，r/min。 齒數(shù)比 u=z2/z1 ⑤蝸桿齒數(shù)z2 蝸桿齒數(shù)z2主要是根據(jù)傳動(dòng)比來(lái)確定的，但是為了避免根切現(xiàn)象，理論上應(yīng)使 z2min> 17。 ⑥蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距α 蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距 α=1/2（d1+ d2）=1/2（q+z2）m ⑵ 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn) ①當(dāng)使用單頭蝸桿是，蝸桿每旋轉(zhuǎn)一周，渦輪只轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距，因而可以實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比大。蝸桿頭數(shù)用Z1表示(一般Z1=1~4)，蝸輪齒數(shù)用Z2表示。從傳動(dòng)比公式I=Z2/Z1可以看出，一般在動(dòng)力傳動(dòng)中，取傳動(dòng)比I=10-80；在分度機(jī)構(gòu)中，I可達(dá)1000。這樣大的傳動(dòng)比如用齒輪傳動(dòng)，則需要采取多級(jí)傳動(dòng)才行，所以蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕。 ②在蝸桿傳動(dòng)中，因?yàn)槲仐U齒是連續(xù)不間斷的螺旋齒，它與蝸輪齒嚙合時(shí)是連續(xù)不斷逐漸進(jìn)入以及逐漸退出的的，同時(shí)嚙合的齒數(shù)又比較多，因此工作平穩(wěn)，沖擊、震動(dòng)、噪音都比較小。 ③蝸桿的螺旋升角很小，并且低于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿只能帶動(dòng)蝸輪傳動(dòng)，而蝸輪不能帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，因此握桿傳動(dòng)具有自鎖性。 ④由于蝸桿傳動(dòng)與螺旋齒輪的傳動(dòng)相識(shí)，在嚙合處有相對(duì)滑動(dòng)，故而蝸桿傳動(dòng)效率低，一般認(rèn)為蝸桿傳動(dòng)效率比齒輪傳動(dòng)低。尤其是具有自鎖性的蝸桿傳動(dòng)，其效率僅為0.4左右，一般效率只有0.7~0.9。 ⑤嚙合處有相對(duì)滑動(dòng)，當(dāng)滑動(dòng)速度很大，工作條件不夠良好時(shí)，會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的摩擦與磨損，從而使得工作發(fā)熱量大，齒面容易磨損，成本高。 圖3.11 蝸輪蝸桿示意圖 ⑶ 慧魚(yú)中的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu) 本人所搭建慧魚(yú)模型使用的蝸輪蝸桿便是阿基米德蝸桿（ZA蝸桿），阿基米德蝸桿的端面齒廓為阿基米德螺旋線，其軸面齒廓為直線，可以在車(chē)床上用梯形車(chē)刀加工，所以制造簡(jiǎn)單，但難以磨削，故精度不高。在阿基米德圓柱蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿與蝸輪齒面的接觸線與相對(duì)滑動(dòng)速度之間的夾角很小，不易形成潤(rùn)滑油膜，故承載能力較低。 由于慧魚(yú)模型組合包里面的零件全部為固定尺寸，所以不對(duì)結(jié)構(gòu)的進(jìn)行受力計(jì)算以及校核。在我所搭建的模型中，蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)所起到的作用主要為倆個(gè)方面，一個(gè)是帶動(dòng)機(jī)械手臂做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得機(jī)械手臂可以達(dá)到固定的地點(diǎn)；另外的作用這是成為搭建手臂的底座，承擔(dān)豎直方向的載荷作 3.2 自動(dòng)化物料存儲(chǔ)設(shè)備 本人所設(shè)計(jì)的自動(dòng)化物料存儲(chǔ)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)為近距離的物料搬運(yùn)，主要任務(wù)是將定點(diǎn)的物料搬運(yùn)到存儲(chǔ)架上，所以主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)為圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人。 3.2.1 三自由度機(jī)械手臂 1 結(jié)構(gòu)分析 物料存儲(chǔ)設(shè)備主要由三自由度機(jī)械手臂，傳感器，和存儲(chǔ)貨架組成。機(jī)械手臂由三個(gè)電機(jī)和一個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)以及手爪的開(kāi)合運(yùn)動(dòng)，其中控制手爪的夾緊和松開(kāi)主要是由4號(hào)馬達(dá)實(shí)現(xiàn)的，機(jī)械手臂機(jī)器人的手爪主要需求的功能也是對(duì)貨物的夾緊與松開(kāi)物件；渦輪蝸桿裝置主要負(fù)責(zé)控制的是機(jī)械手臂的旋轉(zhuǎn)，由1號(hào)電機(jī)進(jìn)行控制，編程時(shí)輸入的脈沖數(shù)，將決定該機(jī)械手臂的旋轉(zhuǎn)角度；2號(hào)電機(jī)則是控制機(jī)械手臂的前后運(yùn)動(dòng)，可以將旋轉(zhuǎn)后的貨物送到貨架指定的位置。3號(hào)電機(jī)主要是控制機(jī)械手臂的上升與下降，主要負(fù)責(zé)調(diào)控貨物將其運(yùn)送到存儲(chǔ)貨架不同的高度位置；機(jī)械手臂可通過(guò)慧魚(yú)軟件對(duì)TXT控制器進(jìn)行編程，從而輸出控制信號(hào)到各電機(jī)與馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)方向或行程，從而夾取或放置物件。 圖3.12 三自由度機(jī)械手臂 2 組裝模型 三自由度機(jī)械手臂的整體結(jié)構(gòu)非常緊湊，與前面的機(jī)械手臂不同，需要從底座開(kāi)始搭建。首先拼接的是渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)，蝸輪蝸桿是非常重要的傳動(dòng)件，我需要保證整體旋轉(zhuǎn)的流暢性以及作為底座的穩(wěn)定性，所以不僅需要把握好渦輪與蝸桿之間的間距，同時(shí)也要確定好這兩個(gè)件在底板上合理性同時(shí)為了保證傳動(dòng)的平穩(wěn)可靠，我們還需要其余相應(yīng)的塊在合適的位置作為支撐。六面可拼接體拼接出來(lái)的結(jié)構(gòu)其作用均為支撐作用。鋁型材做為該機(jī)械手臂機(jī)構(gòu)垂直運(yùn)動(dòng)與水平運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌，然后用小號(hào)六面體拼接出來(lái)的結(jié)構(gòu)不僅起到了支撐作用同時(shí)也為該機(jī)構(gòu)提供垂直運(yùn)動(dòng)的空間，這樣基本的骨架就可以搭建出來(lái)了。然后將馬達(dá)，手爪以及限位開(kāi)關(guān)與搭建出來(lái)的骨架合理的連接。 A開(kāi)關(guān)的作用是實(shí)現(xiàn)手臂的收縮限位作用，其運(yùn)作過(guò)程是，當(dāng)手臂末端觸碰到A開(kāi)關(guān)時(shí)，A開(kāi)關(guān)向B電機(jī)發(fā)送停止信號(hào)，B電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，手臂收縮到初始位置。B開(kāi)關(guān)（脈沖開(kāi)關(guān)）的作用是控制手臂的伸出距離，其運(yùn)作過(guò)程是通過(guò)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)一對(duì)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)齒輪帶動(dòng)脈沖齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)控制開(kāi)關(guān)的開(kāi)合次數(shù)，通過(guò)程序給B開(kāi)關(guān)輸入脈沖次數(shù)，當(dāng)B開(kāi)關(guān)的開(kāi)合次數(shù)等于脈沖次數(shù)時(shí)，B開(kāi)關(guān)向2號(hào)電機(jī)發(fā)送停止信號(hào)，手臂實(shí)現(xiàn)目標(biāo)距離的伸出。C開(kāi)關(guān)（脈沖開(kāi)關(guān)）的作用是控制手爪的合閉的大小，其運(yùn)作過(guò)程是4號(hào)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)動(dòng)脈沖齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)控制C開(kāi)關(guān)的開(kāi)合次數(shù)，通過(guò)程序向C開(kāi)關(guān)輸入脈沖次數(shù)，當(dāng)C開(kāi)關(guān)的開(kāi)合次數(shù)等于脈沖次數(shù)時(shí)，C開(kāi)關(guān)向4號(hào)電機(jī)發(fā)送停止信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)手爪合閉大小的控制。D開(kāi)關(guān)的作用是控制手爪的打開(kāi)至最大值，其運(yùn)作過(guò)程是當(dāng)4號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)小絲杠也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)手爪打開(kāi)，當(dāng)手爪上的開(kāi)關(guān)觸碰裝置觸碰到D開(kāi)關(guān)時(shí)D開(kāi)關(guān)向4號(hào)電機(jī)發(fā)送停止信號(hào)，4號(hào)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，手爪打開(kāi)到最大位置。其中1號(hào)電機(jī)受自身控制；2號(hào)電機(jī)受A開(kāi)關(guān)和B開(kāi)關(guān)控制；C電機(jī)受自身控制；4號(hào)電機(jī)受C開(kāi)關(guān)和D開(kāi)關(guān)控制。 3.2.2 物料搬運(yùn)設(shè)備成果展示 物料存儲(chǔ)設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)的是將物料搬運(yùn)到存儲(chǔ)架上，因此是短距離的搬運(yùn)，無(wú)需搬運(yùn)小車(chē)，所以我選擇搭建了一個(gè)圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人。該設(shè)備最初的設(shè)想是通過(guò)傳感器檢測(cè)存儲(chǔ)架上空閑的位置，通過(guò)合理的分配，將貨物有序到的搬運(yùn)到存儲(chǔ)架上，充分的利用空間，但是由于傳感器數(shù)目不足，最終只是實(shí)現(xiàn)將物料搬運(yùn)到存儲(chǔ)架上的功能。 該機(jī)械手臂的手爪與前面物料搬運(yùn)機(jī)器人的手爪一樣，都是通過(guò)微動(dòng)開(kāi)關(guān)以及電機(jī)實(shí)現(xiàn)物料的抓取，但是其中伸縮運(yùn)動(dòng)與上下運(yùn)動(dòng)都是通過(guò)接觸開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，因此精確度更高。 圖6.3 搬運(yùn)系統(tǒng)兩大部分 3.2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)分析 絲杠螺母機(jī)構(gòu)分析： （1）絲杠螺母機(jī)構(gòu)的基本傳動(dòng)形式 絲杠螺母結(jié)構(gòu)又被稱(chēng)之為螺旋傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，它的主要作用是將螺母的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或者將絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為螺母的直線運(yùn)動(dòng)，本人所利用的便是將電機(jī)帶動(dòng)絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)換為螺母的直線運(yùn)動(dòng)。絲杠螺母結(jié)構(gòu)主要有類(lèi)似于千斤頂這類(lèi)的傳動(dòng)能量為主的，類(lèi)似工作臺(tái)中進(jìn)給絲桿的傳遞運(yùn)動(dòng)為主的，還有調(diào)整零件之間的相對(duì)位置的。 （2）絲杠螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)組合形式 a、螺母固定，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng) 這種傳動(dòng)形式由于螺母本身起著支撐作用，使得絲杠軸承可能產(chǎn)生的軸向竄動(dòng)被降低，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)精度高的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是剛性較差，只適合行程小的情形。 b、螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠移動(dòng) 由于該傳動(dòng)形式需要限制螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以需要一個(gè)導(dǎo)向裝置。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)很緊湊，絲杠的剛性很好，適合行程較大的情況。 c、螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠移動(dòng) 這種傳動(dòng)形式需要限制螺母移動(dòng)和絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，但是由于結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，且所占用的空間很大，應(yīng)用很少。 d、絲杠固定，螺母固定并移動(dòng) 這種傳動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，但是在大多數(shù)的情況下，使用極不方便，很少有實(shí)際的應(yīng)用。 圖3.13 絲杠螺母的傳動(dòng)形式 （3）慧魚(yú)模型中的絲杠螺母結(jié)構(gòu) 慧魚(yú)模型中的絲杠螺母的運(yùn)動(dòng)方式主要用的是絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)螺母移動(dòng)，在物料存儲(chǔ)設(shè)備中，絲杠與電機(jī)相連，螺母則是與控制機(jī)械手爪上下移動(dòng)的鋁型材相連。抓取貨物時(shí)，程序開(kāi)始運(yùn)行，電機(jī)被控制開(kāi)始右旋轉(zhuǎn)，此時(shí)絲杠與電機(jī)相連接同樣進(jìn)行右旋轉(zhuǎn)，螺母沿著絲杠向上移動(dòng)，根據(jù)杠桿原理，鋁型材的另外一側(cè)向下運(yùn)動(dòng)，使得機(jī)械手爪向下運(yùn)動(dòng)；當(dāng)回歸正常狀態(tài)時(shí)，電機(jī)被控制左旋轉(zhuǎn)，絲杠也跟著左旋轉(zhuǎn)，螺母沿著絲杠向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)鋁型材的另一側(cè)向上運(yùn)動(dòng)，與之相連的機(jī)械手爪也跟著向上運(yùn)動(dòng) 第4章 搬運(yùn)系統(tǒng)的Robo Pro編程 4.1 軌跡跟蹤小車(chē)的軟件編程 4.1.1 編程思路 ①ＴＸＴ控制板能夠控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)； ②顏色識(shí)別傳感器可以檢測(cè)到是否到達(dá)指定位置，實(shí)現(xiàn)暫停； ③紅外軌跡傳感器能夠識(shí)別白色背景上的黑色軌跡，并向ＴＸＴ控制板輸送信號(hào)； ④當(dāng)小車(chē)運(yùn)動(dòng)至軌跡盡頭時(shí)，小車(chē)停止。 4.1.2 程序框圖 控制模塊是軟件系統(tǒng)的核心，主要功能是通過(guò)接收TXT控制器的實(shí)時(shí)信息，對(duì)信息進(jìn)行分析，判斷，然后作出判斷，使得小車(chē)可以完成軌跡跟蹤的目標(biāo)。 程序開(kāi)始 紅外軌跡傳感器識(shí)別軌跡并向控制板輸送信號(hào) 顏色識(shí)別傳感器進(jìn)行檢測(cè)，判斷是否延時(shí)。 TXT控制板判斷輸入信號(hào)是否偏離軌跡然后向電機(jī)輸出運(yùn)動(dòng)信號(hào) 電機(jī)輸出轉(zhuǎn)動(dòng)量 小車(chē)運(yùn)動(dòng)到軌跡盡頭隨后小車(chē)停止運(yùn)動(dòng) 圖4.1 軌跡跟蹤小車(chē)程序框圖 主程序： 圖4.2 軌跡小車(chē)主程序 由于紅外軌跡傳感器識(shí)別的是白色背景上的黑色軌跡： ① 右側(cè)的傳感器進(jìn)行識(shí)別，如果識(shí)別到黑色軌跡,I1傳感器輸入為“0”,隨后左側(cè)傳感器識(shí)別,若I2輸入依然為“0”,說(shuō)明小車(chē)正在軌跡上方,此時(shí)電機(jī)M1與電機(jī)M2正轉(zhuǎn)，使得小車(chē)?yán)^續(xù)直行。 ② 右側(cè)的傳感器進(jìn)行識(shí)別，如果識(shí)別到黑色軌跡, I1傳感器輸入為“0”，左側(cè)I2傳感器輸入為“１”，則說(shuō)明小車(chē)已經(jīng)向左側(cè)偏離軌跡，此時(shí)電機(jī)M1停止轉(zhuǎn)動(dòng)，M2正轉(zhuǎn)，使得小車(chē)應(yīng)該向右方調(diào)整從新回到軌道。 ③ 右側(cè)傳感器進(jìn)行識(shí)別，未識(shí)別到黑色軌跡，則I1傳感器輸入為“0”，左側(cè)I2傳感器輸入為“1”，說(shuō)明小車(chē)已經(jīng)向右側(cè)偏離軌跡，此時(shí)電機(jī)M1正轉(zhuǎn)，M2停止轉(zhuǎn)動(dòng)，使得小車(chē)應(yīng)該向左方調(diào)整，從新回到軌道。 ④ 右側(cè)傳感器進(jìn)行識(shí)別，未識(shí)別到黑色軌跡，則I1傳感器輸入為“0”，左側(cè)I2傳感器輸入為“0”，則說(shuō)明小車(chē)已經(jīng)徹底脫離軌跡，或者已經(jīng)行進(jìn)至軌跡盡頭，此時(shí)電機(jī)M1與M2全部停止轉(zhuǎn)動(dòng)，小車(chē)停止。 子程序： 圖4.3軌跡小車(chē)子程序 當(dāng)顏色識(shí)別傳感器未檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，說(shuō)明沒(méi)有到達(dá)貨物的搬運(yùn)起始點(diǎn)，小車(chē)沿著既定軌跡行走，但當(dāng)顏色傳感器檢測(cè)到信號(hào)時(shí)即I3或者I4檢測(cè)到信號(hào)，說(shuō)明到達(dá)貨物的搬運(yùn)起始點(diǎn)，此時(shí)M1與M2電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，小車(chē)進(jìn)入暫停狀態(tài)，靜止10s。與此同時(shí)，機(jī)臂檢測(cè)到信號(hào)，開(kāi)始貨物的搬運(yùn)，當(dāng)完成搬運(yùn)后，小車(chē)?yán)^續(xù)沿著既定的軌跡行走，直到脫離軌跡。 4.2 搖臂式搬運(yùn)手臂的軟件編程 4.2.1 編程思路 該機(jī)器手所要完成的動(dòng)作為搬運(yùn)貨物，即把貨物從地面搬運(yùn)到高處，重點(diǎn)仍然是實(shí)現(xiàn)基座的旋轉(zhuǎn)以及手臂的俯仰兩個(gè)自由度的程序以及手部的夾緊以及松開(kāi)放下貨物。 首先是顏色識(shí)別傳感器識(shí)別到信號(hào)，程序開(kāi)始運(yùn)行，渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)手臂旋轉(zhuǎn)到需要的位置，然后機(jī)械手抓張開(kāi)當(dāng)觸碰到觸碰開(kāi)關(guān)時(shí)停止，其次是手部到地面并抓緊貨物，程序中是通過(guò)控制手臂下降的高度使手部接觸地面貨物，夾緊貨物是通過(guò)手部的觸碰開(kāi)關(guān)，當(dāng)觸碰開(kāi)關(guān)被觸碰18次后手部閉合停止，此時(shí)貨物正好被手部夾緊，然后控制手臂高度使重物達(dá)到預(yù)定高度，之后旋轉(zhuǎn)基座回到預(yù)定的位置。停止運(yùn)動(dòng)，隨著延時(shí)程序的結(jié)束，貨物到底目的地，旋轉(zhuǎn)基座開(kāi)始旋轉(zhuǎn)到預(yù)定位置，機(jī)械手臂開(kāi)始下降到預(yù)定位置，機(jī)械手爪開(kāi)啟當(dāng)碰觸帶碰觸開(kāi)關(guān)時(shí)停止開(kāi)啟，再控制手臂使其回到原來(lái)高度旋轉(zhuǎn)基座使手臂回到起始位置。這樣一個(gè)工作周期結(jié)束。 4.2.2 程序框圖 手爪打開(kāi) 基座旋轉(zhuǎn) 該程序主要需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是完成對(duì)貨物的抓取以及放回，如何精確的抓緊貨物，運(yùn)輸?shù)侥康牡?，需要多次嘗試，但是主要的動(dòng)作是固定的，協(xié)調(diào)好動(dòng)作就可以順利完成預(yù)定的任務(wù)。 傳感器檢測(cè)測(cè) 延時(shí)，等待到達(dá)目的地 基座旋轉(zhuǎn) 下降到預(yù)定位置 手爪打開(kāi) 基座旋轉(zhuǎn) 基座旋轉(zhuǎn)到原來(lái)位置 下降到抓取位置 上升到指定位置 程序結(jié)束 手爪閉合 圖4.4 搖臂式搬運(yùn)手臂程序框圖 主程序： 圖4.5 手臂主程序 主程序是一個(gè)檢測(cè)程序，當(dāng)顏色傳感器檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，即I3與I4都檢測(cè)到“0”信號(hào)時(shí)，說(shuō)明小車(chē)已經(jīng)停在了物料搬運(yùn)的預(yù)定起始地，此時(shí)主程序進(jìn)入子程序“banyunu”中，自動(dòng)化搬運(yùn)手臂開(kāi)始夾取貨物，并且將貨物攜帶，等待小車(chē)沿預(yù)定軌跡到達(dá)目的地；通過(guò)不斷的調(diào)試協(xié)調(diào)小車(chē)與手臂的關(guān)系，測(cè)量出到達(dá)目的地的時(shí)間，以延時(shí)程序作為暫停，當(dāng)延時(shí)到指定時(shí)間，說(shuō)明小車(chē)已經(jīng)停在了物料搬運(yùn)的目的地，此時(shí)開(kāi)始執(zhí)行子程序“fanghui”，自動(dòng)化搬運(yùn)手臂開(kāi)始放回貨物到目的地，程序結(jié)束。主程序主要是起到一個(gè)連接的作用，將定軌跡小車(chē)與自動(dòng)化搬運(yùn)手臂完整的契合起來(lái)，達(dá)到小車(chē)停，手臂工作；小車(chē)動(dòng)，手臂停止的工作的效果。 子程序： 圖4.6 banyun子程序 “banyun”子程序是控制程序中出現(xiàn)的第一段子程序，其作用就是控制搖臂式機(jī)械手臂完成物料從起始地到被夾持在小車(chē)之上，與小車(chē)共同移動(dòng)的控制程序。 “Entry”是子程序的入口，代表開(kāi)始執(zhí)行子程序，首先是M3電機(jī)以速度5正轉(zhuǎn)3秒，反映到仿真的模型上為蝸輪蝸桿開(kāi)始工作即手臂旋轉(zhuǎn)一定角度；M1以速度8開(kāi)始正轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)却斎肽K變?yōu)椤?”時(shí)，M1電機(jī)停止，實(shí)際仿真得到的效果是手爪不斷張開(kāi)，當(dāng)碰觸到接觸開(kāi)關(guān)，使其由常開(kāi)觸點(diǎn)變?yōu)槌ｉ]觸點(diǎn)時(shí)，手爪張開(kāi)到最大并且停止；M2電機(jī)以速度8開(kāi)始正轉(zhuǎn)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到2100個(gè)脈沖時(shí)M2電機(jī)停止，仿真效果為搖臂式機(jī)械手臂的手爪開(kāi)始下降到預(yù)定的位置；M1電機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)，脈沖計(jì)數(shù)模塊開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)達(dá)到21次時(shí)，M1電機(jī)停止，實(shí)際仿真效果是手爪開(kāi)始閉合，直到抓緊貨物時(shí)停止閉合；M2反轉(zhuǎn)以及M3反轉(zhuǎn)這是搖臂式機(jī)械手臂夾住物料后，回復(fù)到初始位置。 圖4.7 fanghui子程序 “fanghui”子程序是控制搖臂式搬運(yùn)手臂開(kāi)始貨物放回的程序，其作用是控制搖臂式機(jī)械手臂，將夾住的物料放回到目的地。首先M3以速度5反轉(zhuǎn)3秒，M3停止，M2以速度8正轉(zhuǎn)100個(gè)脈沖，完成后M2停止，M1以速度8正轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)却斎肽K接收到“1”信號(hào)時(shí)，M1停止旋轉(zhuǎn)，然后M2以速度8反轉(zhuǎn)1600個(gè)脈沖,然后停止，M3以速度5正轉(zhuǎn)3秒后停止。 運(yùn)行過(guò)程：反映到實(shí)際的仿真效果為蝸輪蝸桿反轉(zhuǎn)到一定角度，搖臂式機(jī)械手臂開(kāi)始下降，當(dāng)降到指定位置時(shí)，手爪開(kāi)始打開(kāi)，物料被放下，當(dāng)手爪達(dá)到最大時(shí)停止，機(jī)械手臂上升到初始位置，蝸輪蝸桿正轉(zhuǎn)，直到恢復(fù)到初始位置，一次物料的“搬運(yùn)”與“放回”結(jié)束。 4.3 三自由度搬運(yùn)手臂程序的軟件編程 4.3.1編程思路 該機(jī)械手臂所要完成的動(dòng)作為將貨物搬運(yùn)到存儲(chǔ)貨架，即把貨物從地面搬運(yùn)到貨架上固定地點(diǎn)，重點(diǎn)仍然是實(shí)現(xiàn)基座的旋轉(zhuǎn)以及手臂的伸縮與升降運(yùn)動(dòng)，這三個(gè)自由度的程序以及手部的夾緊以及松開(kāi)放下貨物。 傳感器進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到貨物時(shí)，程序開(kāi)始運(yùn)行，2號(hào)電機(jī)開(kāi)始工作，手臂伸縮到預(yù)期位置，馬達(dá)工作，手爪打開(kāi)至最大，3號(hào)電機(jī)工作手臂下降到物品處，手爪閉合加持貨物，然后1號(hào)電機(jī)工作，蝸輪蝸桿帶動(dòng)底盤(pán)旋轉(zhuǎn)至預(yù)定位置，手臂上升，然后伸縮到貨架內(nèi)部存放貨物的位置，手爪打開(kāi)，放下物品，手臂伸縮到貨架外，渦輪蝸桿帶動(dòng)底盤(pán)旋轉(zhuǎn)至起始角度，最后手臂升降起始的地點(diǎn)，本次程序結(jié)束，傳感器繼續(xù)檢測(cè)。 4.3.2程序框圖 手臂伸縮運(yùn)動(dòng)到指定位置 該程序所要實(shí)現(xiàn)的是物料由起始點(diǎn)搬運(yùn)到存儲(chǔ)貨架上，傳感器識(shí)別起始地的物料情況決定搬運(yùn)程序是否開(kāi)始運(yùn)行，各個(gè)電機(jī)、馬達(dá)以及開(kāi)關(guān)之間協(xié)調(diào)運(yùn)行，使得搬運(yùn)機(jī)構(gòu)可以有序的完成工作任務(wù)。 傳感器檢測(cè) 手臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 手爪打開(kāi)，準(zhǔn)備抓取貨物 手爪打開(kāi) 放下貨物 手臂進(jìn)行 上下運(yùn)動(dòng) 手臂伸縮運(yùn)動(dòng) 手臂進(jìn)行 伸縮運(yùn)動(dòng) 手爪閉合 抓取貨物 手臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)回到原位置 手臂進(jìn)行 上下移動(dòng) 圖4.8 三自由度機(jī)械手臂程序框圖 程序圖： 圖4.9 存儲(chǔ)設(shè)備主程序 程序開(kāi)始，M1電機(jī)以速度8反轉(zhuǎn)1250個(gè)脈沖,1號(hào)電機(jī)停止；2號(hào)以速度8電機(jī)反轉(zhuǎn)，1號(hào)開(kāi)關(guān)脈沖計(jì)數(shù)模塊計(jì)數(shù)100次，2號(hào)電機(jī)停止；4號(hào)電機(jī)以速度8正轉(zhuǎn)，4號(hào)等待輸入模塊控制4號(hào)電機(jī)當(dāng)輸入信號(hào)為“1”時(shí)，4號(hào)電機(jī)停止；3號(hào)電機(jī)以速度8正轉(zhuǎn)1750個(gè)脈沖，3號(hào)電機(jī)停止；4號(hào)電機(jī)以速度8反轉(zhuǎn)，3號(hào)等待脈沖計(jì)數(shù)模塊計(jì)數(shù)26次開(kāi)合，4號(hào)電機(jī)停止；3號(hào)電機(jī)以速度8反轉(zhuǎn)1750個(gè)脈沖，3號(hào)電機(jī)停止,；1號(hào)電機(jī)以速度8正轉(zhuǎn)，2號(hào)等待輸入模塊控制2號(hào)電機(jī)，當(dāng)輸入信號(hào)為“1”時(shí)2號(hào)電機(jī)停止；1號(hào)電機(jī)以速度8正轉(zhuǎn)1250個(gè)脈沖，1號(hào)電機(jī)停止,；3號(hào)電機(jī)以速度8正轉(zhuǎn)1750個(gè)脈沖，3號(hào)電機(jī)停止；4號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)擋4號(hào)等待輸入模塊輸入信號(hào)為“1”時(shí)控制4號(hào)電機(jī)停止，3號(hào)電機(jī)以速度8反轉(zhuǎn)1750個(gè)脈沖，3號(hào)電機(jī)停止； 4號(hào)電機(jī)以速度8反轉(zhuǎn)，當(dāng)3號(hào)脈沖計(jì)數(shù)模塊執(zhí)行計(jì)數(shù)30次開(kāi)合，4號(hào)電機(jī)停止，一次物料的存儲(chǔ)結(jié)束。 運(yùn)行過(guò)程：反映到實(shí)際的仿真效果是程序開(kāi)始后，蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)使得底盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)90度，手臂伸出1250個(gè)脈沖距離，手爪打開(kāi)至最大，手臂下降至物品處，手爪合閉夾持物品，手臂上升至初始位置，手臂收縮至初始位置，底盤(pán)回轉(zhuǎn)90度至初始位置，手臂下降，手爪打開(kāi)放下物品，手臂上升至初始位置，手爪合閉至初始位置，一次物料存儲(chǔ)結(jié)束。 第5章 結(jié) 論 本次課程設(shè)計(jì)主要是利用慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型來(lái)搭建一個(gè)自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)，通過(guò)ROBO接口板和TXT控制器主要完成了自動(dòng)化搬運(yùn)設(shè)備和自動(dòng)化物料儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)和軟件編程部分的設(shè)計(jì)，本文主要介紹了自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)的研究背景，和多樣化的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)通過(guò)資料查找和學(xué)校提供的慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型組合包，詳細(xì)的了解了慧魚(yú)創(chuàng)意模型組合包內(nèi)的主要構(gòu)件和慧魚(yú)軟件編程的思路。圍繞著慧魚(yú)模型下的自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我主要成功的設(shè)計(jì)完成了自動(dòng)化搬運(yùn)設(shè)備和自動(dòng)化物料儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并且通過(guò)慧魚(yú)編程實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能，達(dá)到自動(dòng)化搬運(yùn)中的部分目標(biāo)，其中包括傳感器裝置，ROBO接線設(shè)計(jì)，ROBO接口板，ROBO的I/O控制板以及軟件設(shè)計(jì)中的各個(gè)程序單元，都一一的進(jìn)行了系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)。 在論文與實(shí)物模型搭建仿真過(guò)程中，本人對(duì)所出現(xiàn)的問(wèn)題具體分析，同時(shí)通過(guò)對(duì)每個(gè)模塊的資料查詢(xún)，運(yùn)用到了很多理論知識(shí)，將理論與實(shí)踐進(jìn)行了緊密的結(jié)合，不僅僅是我的理論知識(shí)得到了深化，同時(shí)使我的動(dòng)手能力得到了很充分鍛煉，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考，獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，使得自己有了很大的提高。 在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我有以下幾點(diǎn)體會(huì)，首先態(tài)度要端正，認(rèn)真嚴(yán)肅，還要有耐心，在搭建模型的時(shí)候，尤其要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?duì)待每一個(gè)細(xì)節(jié)，一個(gè)細(xì)微的錯(cuò)誤，對(duì)于后續(xù)的模型搭建和仿真都會(huì)造成很大的問(wèn)題。其次要主動(dòng)的去思考問(wèn)題，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，本次設(shè)計(jì)主要是在老師的指導(dǎo)下完成的，雖然有老師的知道，但是我們也應(yīng)該更加主動(dòng)的開(kāi)動(dòng)思路，通過(guò)自己的分析去查找問(wèn)題，排除問(wèn)題，最終才能完整的起到鍛煉自己能力，檢測(cè)自己能力的效果。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 毛茂林.慧魚(yú)創(chuàng)意模型試驗(yàn)教程[M]交通大學(xué)出版社，2010 [2] 朱學(xué)敏. 慧魚(yú)模型指導(dǎo)書(shū)[J]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2010 [3] 康立新、馬建華.工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì).中小企業(yè)管理與科技（下旬刊）[J].2012. [4] 王鳳林.機(jī)械工廠物料搬運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,1983(12):45-54. [5] 王超、王宜懷. 基于紅外傳感器的自尋跡小車(chē)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)C. 電子工程師,2008,34(11):60-62. [6] 王方智、付德源.中國(guó)物料搬運(yùn)系統(tǒng)的自動(dòng)化[J].物流技術(shù)與應(yīng)用,1997(Z1):7-8. [7] Sunil Nath. Analysis of molecular mechanisms of ATP synthesis from the standpoint of the principle of electrical neutrality[J]. Biophysical Chemistry,2017, [8] Achler Tsvi. Evaluating the role of feedback regulation in recognition processing[J]. BMC Neuroscience, 2010, 11(Suppl+1). [9] 趙汝和. 基于慧魚(yú)模型的自動(dòng)避障機(jī)器人的設(shè)計(jì)[J]. 黑龍江科技信息,2015,(27):76-77. [10] M. Steffanson,I. Rangelow. Microthermomechanical infrared sensors[J]. Opto-Electronics Review,2014,22(1) [11] 李正林.物料搬運(yùn)系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].瀘天化科技,2017(04):214-217. [12] 王芳、王瑞芳、平學(xué)成、劉卉、張林靜. 基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的機(jī)械原理課程改革與實(shí)踐[J]. 中國(guó)輕工教育,2017,(01):60-62. [13] 周東波.顏色識(shí)別及其在智能機(jī)器人控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].2013-05-01. [14] 祝守新、刑英杰、韓連英.機(jī)械工程控制基礎(chǔ)[M].清華大學(xué)出版社.2011.8 [15] 劉志紅. 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]. 電子工業(yè)出版社. 2011-08. [16] 劉天軍、毛建秋、支波浩、武謙、朱達(dá)杰、段俊杰.基于“慧魚(yú)”創(chuàng)意組合模型的避障機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制作[J].常州工學(xué)院學(xué)報(bào),2012,25(02):6-9. [17] 王方智、付德源.中國(guó)物料搬運(yùn)系統(tǒng)的自動(dòng)化[J].物流技術(shù)與應(yīng)用,1997(Z1):7-8. - 34 - 附錄1：外文翻譯 基于慧魚(yú)模型的智能清洗機(jī)器人設(shè)計(jì) 摘要：清洗機(jī)器人主要由行走系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件控制、水畫(huà)和上蠟系統(tǒng)