基于組態(tài)王機(jī)械手設(shè)計(jì)報(bào)告

組態(tài)王課程設(shè)計(jì)PAGEPAGE9組態(tài)王課程設(shè)計(jì)PAGE1虛擬儀器課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：機(jī)械手設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)電信班級(jí)092班學(xué)號(hào)200916022212學(xué)生姓名李紹星2012年6

目錄1.1機(jī)械手的工作原理 21.2機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 31.2.1機(jī)械手的工作過(guò)程 31.2．2組態(tài)在機(jī)械手中的應(yīng)用 41.3機(jī)械手的組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì) 41、建立組態(tài)工程 42、定義數(shù)據(jù)變量 43、系統(tǒng)界面設(shè)計(jì) 54、控制系統(tǒng)程序的編程 65、動(dòng)畫(huà)連接 76、系統(tǒng)的運(yùn)行于調(diào)試 91.3課程設(shè)計(jì)總結(jié) 101.4參考文獻(xiàn) 101.1機(jī)械手的工作原理機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來(lái)抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱(chēng)為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專(zhuān)用機(jī)械手有2～3個(gè)自由度。控制系統(tǒng)是通過(guò)對(duì)機(jī)械手每個(gè)自由度的電機(jī)的控制，來(lái)完成特定動(dòng)作。同時(shí)接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制。控制系統(tǒng)的核心通常是由單片機(jī)或dsp等微控制芯片構(gòu)成，通過(guò)對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)所要功能。機(jī)械手的種類(lèi)，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專(zhuān)用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒(méi)有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門(mén)操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱(chēng)為機(jī)械手。機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動(dòng)條件。1.2機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.2.1機(jī)械手的工作過(guò)程按下開(kāi)始按鈕裝置開(kāi)始工作，機(jī)械手首先做下降運(yùn)動(dòng)，待下降到位后，機(jī)械手張開(kāi)手指抓取物品(抓緊物品時(shí)間由定時(shí)器確定)；然后機(jī)械手上升到最上端(由上限位開(kāi)關(guān)確定)，再向右運(yùn)動(dòng)；到達(dá)右端后，機(jī)械手開(kāi)始下降，下降到位后機(jī)械手松開(kāi)，放下物品；再將機(jī)械手上升，如此循環(huán)提取物品。機(jī)械手工作過(guò)程流程如圖1所示：原始位→下降→夾緊→上升→右移↑↓左移←上升←放松←下降圖1機(jī)械手工作過(guò)程流程圖1.2．2組態(tài)在機(jī)械手中的應(yīng)用組態(tài)軟件又稱(chēng)上位機(jī)管理軟件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，它提供了靈活的組態(tài)工具，人機(jī)交互界面好，能充分實(shí)現(xiàn)工業(yè)各領(lǐng)域的管理控制、數(shù)據(jù)采集、連續(xù)控制及統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制。本次設(shè)計(jì)充分運(yùn)用組態(tài)王的仿真功能實(shí)現(xiàn)人機(jī)的交流，以達(dá)到對(duì)機(jī)械手的控制。1.3機(jī)械手的組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)1、建立組態(tài)工程運(yùn)行組態(tài)環(huán)境，在“組態(tài)王”工程管理器(Proj—Manager)選擇選單“文件＼新建工程”或單擊“新建”按鈕。在工程路徑文本框中輸入一個(gè)有效的工程路徑，或單擊“瀏覽?”按鈕后在彈出的路徑選擇對(duì)話框中選擇一個(gè)有效的路徑。在工程名稱(chēng)文本框中輸入工程的名稱(chēng)，該工程名稱(chēng)同時(shí)將被作為當(dāng)前工程的路徑名稱(chēng)。在工程描述文本框中輸入對(duì)該工程的描述文字。工程名稱(chēng)長(zhǎng)度應(yīng)小于32個(gè)字節(jié)，工程描述長(zhǎng)度應(yīng)小于40個(gè)字節(jié)。單擊“完成”完成工程的新建。2、定義數(shù)據(jù)變量數(shù)據(jù)庫(kù)是”組態(tài)王”軟件的核心部分，在工程管理器中，選擇”數(shù)據(jù)庫(kù)＼數(shù)據(jù)詞典”，雙擊”新建圖標(biāo)”，彈出”變量屬性”對(duì)話框，創(chuàng)建機(jī)械手各個(gè)變量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)變量是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程也即定義數(shù)據(jù)變量的過(guò)程。定義數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量名稱(chēng)、類(lèi)型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量存盤(pán)相關(guān)的參數(shù)，如存盤(pán)的周期、存盤(pán)的時(shí)間范圍和保存期限等。數(shù)據(jù)對(duì)象有I／O開(kāi)關(guān)型、I／O數(shù)值型、I／O字符型、內(nèi)存開(kāi)關(guān)型等8種類(lèi)型。不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)對(duì)象，屬性不同，用途也不同。設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)變量：時(shí)間（內(nèi)存整數(shù)）、垂直移動(dòng)（內(nèi)存整數(shù)）、水平移動(dòng)（內(nèi)存整數(shù)）、物體水平移動(dòng)（內(nèi)存整數(shù)）、旋轉(zhuǎn)（內(nèi)存整數(shù)）、上行燈（內(nèi)存離散）、下行燈（內(nèi)存離散）、左行燈（內(nèi)存離散）、右行燈（內(nèi)存離散）、夾緊顯示（內(nèi)存離散）、啟動(dòng)（內(nèi)存離散）、傳送帶（內(nèi)存離散）。變量的設(shè)置如圖：3、系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)在組態(tài)王平臺(tái)上建立“機(jī)械手控制系統(tǒng)”窗口并設(shè)置好窗口屬性。通過(guò)繪圖工具箱中的工具，繪制出組建系統(tǒng)所需的各個(gè)元件，調(diào)用系統(tǒng)控件制作控制按鈕，利用文字標(biāo)簽對(duì)相應(yīng)元件進(jìn)行注釋。最后生成的整體效果圖如圖所示：4、控制系統(tǒng)程序的編程控制系統(tǒng)程序如下：if(\\本站點(diǎn)\啟動(dòng)==1){\\本站點(diǎn)\時(shí)間=\\本站點(diǎn)\時(shí)間+1;if(\\本站點(diǎn)\時(shí)間<=10){\\本站點(diǎn)\下=\\本站點(diǎn)\下+10;}if(\\本站點(diǎn)\時(shí)間>10&&\\本站點(diǎn)\時(shí)間<=15){\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)=\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)+5;\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)2=\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)2+5;}if(\\本站點(diǎn)\時(shí)間>15&&\\本站點(diǎn)\時(shí)間<=25){\\本站點(diǎn)\下=\\本站點(diǎn)\下-10;\\本站點(diǎn)\上行=\\本站點(diǎn)\上行+10;}if(\\本站點(diǎn)\時(shí)間>25&&\\本站點(diǎn)\時(shí)間<=45){\\本站點(diǎn)\水平右=\\本站點(diǎn)\水平右+20;\\本站點(diǎn)\右=\\本站點(diǎn)\右+20;}if(\\本站點(diǎn)\時(shí)間>45&&\\本站點(diǎn)\時(shí)間<55){\\本站點(diǎn)\下=\\本站點(diǎn)\下+10;\\本站點(diǎn)\上行=\\本站點(diǎn)\上行-10;}if(\\本站點(diǎn)\時(shí)間>55&&\\本站點(diǎn)\時(shí)間<=60){\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)=\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)-5;\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)2=\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)2-5;}if(\\本站點(diǎn)\時(shí)間>60&&\\本站點(diǎn)\時(shí)間<=70){\\本站點(diǎn)\下=0;\\本站點(diǎn)\水平右=0;\\本站點(diǎn)\右=0;\\本站點(diǎn)\上行=0;\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)=0;\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)2=0;\\本站點(diǎn)\時(shí)間=0;}}5、動(dòng)畫(huà)連接由圖形對(duì)象搭制而成的圖形界面是靜止不動(dòng)的，需要對(duì)這些圖形對(duì)象進(jìn)行動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)，真實(shí)地描述外界對(duì)象的狀態(tài)變化，達(dá)到過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。組態(tài)王實(shí)現(xiàn)圖形動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的主要方法是將用戶窗1：3中的圖形對(duì)象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象建立相關(guān)性連接，并設(shè)置相應(yīng)的動(dòng)畫(huà)屬性。機(jī)械手物體開(kāi)關(guān)6、系統(tǒng)的運(yùn)行于調(diào)試機(jī)械手控制系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)、關(guān)聯(lián)變量和程序編制完成后，就程序進(jìn)行調(diào)試，最后完成的系統(tǒng)運(yùn)行效果圖如下：機(jī)械手控制系統(tǒng)的運(yùn)行圖1.3課程設(shè)計(jì)總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)的主要目的是:熟悉并熟練掌握組態(tài)王軟件的功能和特點(diǎn)、掌握組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成、通過(guò)組態(tài)王軟件的使用，進(jìn)一步掌握了解機(jī)械手的工作原理、培養(yǎng)自主查找資料，搜索信息的能力、培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手能力與合作精神。設(shè)計(jì)主要任務(wù)：了解機(jī)械手的控制要求、確定系統(tǒng)的控制方案、利用組態(tài)軟件編制監(jiān)控系統(tǒng)圖形界面、建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、畫(huà)面的圖形對(duì)象與數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)變量之間的關(guān)系、編制程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)械手以及物品的控制和監(jiān)視。課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：熟悉所用組態(tài)軟件的操作、查看有關(guān)參考書(shū)籍、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料、獨(dú)立設(shè)計(jì)基于組態(tài)軟件的機(jī)械手的控制方案、根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的要求，進(jìn)行簡(jiǎn)單的畫(huà)面設(shè)計(jì)與編輯，簡(jiǎn)單控制程序的編寫(xiě)，設(shè)定動(dòng)畫(huà)連接等功能、進(jìn)行程序的運(yùn)行，調(diào)試與改進(jìn)。本次課程設(shè)計(jì)使我們加深了對(duì)組態(tài)軟件的了解，熟悉組態(tài)軟件對(duì)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、畫(huà)面的設(shè)計(jì)、參數(shù)變量的設(shè)定、程序的編制，運(yùn)行，調(diào)試與改進(jìn)、機(jī)械手控制系統(tǒng)的動(dòng)畫(huà)連接。這次課程設(shè)計(jì)是我們班每個(gè)人都親自參加的一次組態(tài)王應(yīng)用練習(xí)設(shè)計(jì)，它幫助我們更加深刻的了解和掌握了一些關(guān)于組態(tài)王的應(yīng)用知識(shí)和方法。在這個(gè)學(xué)習(xí)調(diào)試運(yùn)行的過(guò)程中我也遇到很多問(wèn)題經(jīng)過(guò)老師和同學(xué)的幫助最終解決了這些問(wèn)題，成功地調(diào)試出結(jié)果，完成了本次課程設(shè)計(jì)，達(dá)到了預(yù)期的效果和目標(biāo)。但這使我更加深刻地體會(huì)到對(duì)于這門(mén)課程還有多東西沒(méi)有完全掌握也認(rèn)識(shí)到這門(mén)課程的重要性,，使我受益匪淺。1.4參考文獻(xiàn)【1