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对电饭锅自动上下料机器人的研究

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对电饭锅自动上下料机器人的研究

由于当前电饭煲生产模式都属于劳动密集型,因此,随着用人成本的不断增加,在整个产业链中产品加工环节的竞争地位在不断地下降,依靠出口加工的企业生产利润在渐渐减少。另一方面,由于许多人不愿意工作在第一生产线,造成许多企业已出现用工荒现象,这都严重制约了企业的生产效率及产品质量。

因此,必须对电饭煲产业结构进行调整升级,改变原有的劳动密集型生产模式。许多企业已经意识到这个问题并且开始考虑生产线的自动化改造。然而,投资一条全新的电饭煲生产线既需要有较大的资金投入,也需要有更高的技术支持,对于许多企业来说这都具备一定的难度。因此,在原有生产线基础上进行部分的自动化生产线改造升级,选择电饭煲生产线上的某些关键工艺实现其自动化生产如自动上下料机器人

,更符合企业的发展现状。

基于此,本文以电饭煲内胆冲压工艺机器人为对象,设计与开发了一种基于“PC 运动控制卡”的开放式机器人控制系统,该系统具有低成本、开放性、通用性、易操作性等特点,能够满足中小企业的生产要求。本文的主要内容如下:

1、根据电饭煲生产线的现状与存在的问题,按照实际生产设备要求及实际生产环境要求,选择直角坐标型机器人完成电饭锅内胆的冲压工艺上下料工作;并在分析其工作要求的基础上,确定该直角坐标机器人上下料的控制要求和技术参数。提出了基于“PC 运动控制卡”的开放式控制系统架构,完成了硬件结构各组成部分的选型及计算。

2、根据机器人上下料动作的控制要求,采用模块化的设计思想,设计了整个控制系统的软件结构。采用visualC#编程软件完成了控制系统多个功能模块的设计开发,包括人机交互模块、状态监控模块、参数设置模块、操作模式模块等。

3、针对终端滑模控制的抖振问题,将分数阶理论应用到滑模面的设计中,提出了基于分数阶的直角坐标机器人终端滑模控制算法,在实现有限时间控制的同时消除了系统的抖振,从而保证机器人系统具有快速的瞬态特性、较强的鲁棒性和较高的跟踪精度。利用SimMechanics工具箱进行仿真验证了算法的有效性和可行性。

4、最后对该控制系统进行实验研究,实验结果表明整个控制系统能够满足电饭煲内胆上下料机器人的控制要求,各个软件模块实现了预期的功能,说明所设计的机器人控制方案是合理的、可行的。