特种复合机器人移动电源设计及其电控关键技术研究
本文选题：复合机器人 + 移动电源设计 ； 参考：《山东科技大学》2017年硕士论文
【摘要】：随着工业4.0的兴起以及中国制造2025的提出,以物联网为基础的智能制造在制造业备受欢迎。而在棉纺领域前纺车间内,棉桶更换工序仍然采用传统的人工作业;工作环境较为恶劣,市场上急需一种物联智能自动化装备解决此类现状;依据此类问题提出了 “AGV+4轴搬运机械手”棉桶更换特种复合机器人技术方案;依据现场工况要求对该复合机器人的供电系统、4轴搬运机械手电控系统以及复合机器人内部控制器之间的通信进行研究分析,为类似复合机器人提供了一定的设计思路。本文以自动导引运输车(Automated Guided Vehicle, AGV)与4轴机器人构成的复合机器人为研究对象;依据现场的实际工况,分析了复合机器人的电源系统特征,给出了供电系统组成方案;通过功率估算,计算出动力电池的功率、电压及容量设计参数,确定了动力电池的电芯组合方案;选用S型加减速曲线作为伺服驱动的加减速变化规律,分析了 4轴机器人一个作业循环中由于惯性的突变对供电系统引起的冲击;通过各类电池比较分析,选择磷酸铁锂电池作为系统电源;运用MATLAB仿真软件,对复合机器人移动电源进行脉冲放电仿真,验证选型的合理性。通过计算分析,验证了4轴机器人伺服电机选型的合理性;根据4轴棉桶搬运机器人的作业特点,对伺服驱动位置控制的关键技术进行了研究分析;依据机器人的精度要求与速度要求计算出合适的电子齿轮比;根据所选机器人控制器的接口定义以及机器人各轴作业特性,设置对应伺服驱动器的关键参数,完成机器人控制器与各轴伺服驱动器之间的参数匹配与通讯关系,使机器人性能调制最佳,为后续机器人电控设计做好铺垫。通过研究机器人电控设计原理,设计出4轴机器人的电控方案;依据CRP-S40与EP1CPlus的硬件接口特性,对各引脚功能进行定义,绘制硬件连接示意图;匹配CRP-S40与EP1CPlus之间的电平逻辑关系;按照机器人的作业特性设置内部参数,将其性能调制最佳状态;AGV与4轴机器人采用的是独立的控制方式,为使复合机器人高效的联合作业,提出了适合本套系统的I/O通信方案,成功的解决了复合机器人之间协调配合作业的技术难题。为进一步验证本方案的可行性,搭建了棉桶搬运复合机器人实验样机;匹配了卡诺普CRP-S40机器人控制器与迈信EP1CPlus伺服之间的信号关系,校准了机器人空间坐标方向;依据复合机器人作业的时序,设计了复合机器人双控器之间的通讯方案;通过调试复合机器人样机,验证了双控制器之间通信的可行性;在市电供电的情况下,依据测试标准测试了4轴搬运机器人的重复定位精度;实际测算了复合机器人移动电源供电系统续航时间,考察了移动电源供电与市电供电波形,验证了本系统中移动电源选型设计的合理性。本文在查阅大量国内外相关技术文献的基础上,结合物联网技术以及工业机器人技术,提出了棉桶搬运复合机器人技术方案,并对供电系统以及电控关键技术进行研究;对于复合机器人供电系统关键问题,给出了“锂电池+逆变器”的供电方案;复合机器人内部双控制器之间的通信采用I/O逻辑通讯方案;通过制作实体样机,对系统各部件进行了性能测试。该项技术的调试成功为今后同类复合机器人系统提供了设计依据与技术支持。
[Abstract]:With the rise of industry 4.0 and China ' s manufacturing 2025 , intelligent manufacturing based on Internet of Things is very popular in manufacturing industry . Based on the actual working conditions of the robot , the paper analyses the power , voltage and capacity design parameters of the hybrid robot . According to the operating characteristics of the robot controller , the paper designs the electric control scheme of the four - axis robot . According to the operation characteristics of the robot controller , the paper designs the electric control scheme of the four - axis robot . According to the operation characteristics of the robot controller , the paper puts forward the electric control scheme of the four - axis robot . According to the time sequence of the compound robot operation , the communication scheme between the two controllers of the compound robot is designed , the feasibility of the communication between the two controllers is verified through the debugging of the complex robot prototype , the power supply scheme of the mobile power supply system in the system is tested according to the test standard , and the power supply scheme of the mobile power supply system in the system is verified .
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP242
【参考文献】
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，本文编号：1927254
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