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研究生:詹凱堯
研究生(外文):Kai-Yao Jhan
論文名稱:PLC-based之六軸機械手臂運動控制
論文名稱(外文):Motion Control of a PLC-based Six-Axis Robot Arm
指導教授:蘇國嵐
指導教授(外文):Kuo-Lan Su
口試委員:林慶煌夏郭賢李永振
口試日期:2014-07-10
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:電機工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:伺服馬達機械手臂影像處理技術定位模組可程式控制器夾爪氣壓
外文關鍵詞:servomotorrobot armvision processing technologypositioning modulesPLCgripperpressure control
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本論文旨在以三菱伺服馬達與氣壓,用以規劃多軸機械手臂之運動控制,為開發具有高穩定且高精細度,使用PLC-based控制系統,達到多功能運作之六軸機器手臂,配合影像處理技術以進行運動控制規劃。
在手機械手臂架構上,X、Y、Z坐標軸與A、B旋轉軸以三菱定位模組為核心,並搭配三菱伺服馬達及馬達驅動器為驅動架構,透過可程式控制器及機構本身進行運動規劃。
前端夾爪採用氣壓控制,使夾取功能更為快速,並配合人機介面達到點對點或軌跡圓弧控制。本文中以模擬塗膠、模擬套筒、夾骨牌、寫字畫圖、夾球等任務進行測試及控制。

The thesis develops a six-joint robot arm using Mitsubishi servomotor and pressure control element. The robot arm uses PLC-based control system to realize the functions of high stability and fine quality. It also uses vision processing technology to identify color and shape of the objects.
The structure of the robot arm contains three coordinate axes X, Y and Z and two rotation axes A and B that are based on two Mitsubishi positioning modules, and uses AC servomotor and driver devices as its drive system. The gripper is driven by a pressure control element, and can catch the assigned object faster, also match up with the human-machine interface to reach the control function of point-to-point control and continuous path control.
in the thesis, we will apply the developed robot arm on besmear gluing, sleeving, writing, graphing, domino playing, and ball clipping-releasing for testing and verifying the missions.

中文摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究動機 3
1.4 論文架構 4
第二章 系統架構 5
2.1 系統架構簡介 5
2.2 機械手臂整體架構 5
2.2.1 各關節運動極限 7
2.3 滾珠螺桿與線性滑軌 10
2.4 伺服馬達與伺服驅動器 12
2.4.1 位移距離分析 16
2.5 氣壓缸與電磁閥 18
2.6 感測器系統 20
2.6.1 光遮斷開關 20
2.6.2 磁簧開關 22
2.7 網路攝影機 23
第三章 控制硬體架構 24
3.1 控制系統架構 24
3.1.1 I/O規劃配置 24
3.1.2 線路配置 25
3.2 電源供應器 27
3.3 可程式控制器 28
3.3.1 主控制器Q03UDE 29
3.3.2 電源模組Q61P及基座Q35B 30
3.3.3 輸入模組QX41與輸出模組QY41P 32
3.3.4 定位模組QD75D-4N 34
3.3.5 RS232通訊模組QJ71C24-R2 37
第四章 機器手臂控制界面 39
4.1 程式軟體工具 39
4.1.1 GX Developer程式工具 40
4.1.2 GX Configurator-QP程式工具 43
4.1.3 MX Component程式工具 45
4.2 人機介面GT1055 48
4.3 控制方法 50
4.3.1 各軸JOG移動 50
4.3.2 原點復歸 51
4.3.3 點對點直線控制 53
4.3.4 2軸及3軸直線插補 54
4.3.5 圓弧插補 55
第五章 實驗結果 57
5.1 前置動作 57
5.2 模擬塗膠 60
5.3 模擬套筒 62
5.4 骨牌效應 66
5.5 機械揮毫 71
5.6 拍球 73
5.7 眼明手快 76
第六章 結論與未來發展 81
參考文獻 82

[1]機械手臂,維基百科 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%A9%9F%E6%A2%B0%E6%89%8B%E8%87%82,2014/04

[2]鍾享年,“關節型機械手臂機械設計”,機械工業雜誌,317期http://www.automan.tw/mag_images/book/317_11.pdf,2014/04

[3]王博暉,2012,七軸機械手臂之運動控制,雲林科技大學,碩士論文

[4]PMI,銀泰科技 http://www.cdc.com.tw/?f=ComtopBallScrewUsing,2014/04

[5]http://www.pmi-amt.com/tw/data/Catolog/BallScrews/General%20Catalog_TC_BS.pdf,2014/04

[6]http://www.pmi-amt.com/tw/data/Catolog/Linear%20Guideway/General%20Catalog_TC_GW.pdf,2014/04

[7]陳春生,2003,PC Based 機器手臂控制,義守大學,碩士論文

[8]陳世賢,2010,機械手臂之開發,雲林科技大學,碩士論文

[9]林咸甫,2013,自動檢測裝置驅動系統之開發,雲林科技大學,碩士論文

[10]三菱電機 http://www.mitsubishielectric.co.jp/,2014/05

[11]能麒企業股份有限公司http://www.fapro.com.tw/p2-product-detail.asp?cid=2&tid=0&nid=233,2014/05

[12]利茗機械股份有限公司 http://www.li-ming.com/,2014/05

[13]行星齒輪減速機原理 http://www.eion.com.tw/Blogger/?Pid=1026,2014/05

[14]MR-J4-_A,SERVO MPLIFIER INSTRUCTION MANUAL

[15]氣立可氣動設備,http://www.chelic.com/index.php,2014/05

[16]歐姆龍,EE-SX672,http://www.omron.com.tw/product_detail_data.asp?ID=480&CLASS_ID=198&LEVEL=2&CLASS_LEVEL=2&Menu=1,2014/05

[17]Microsoft,http://www.microsoft.com/hardware/zh-tw/d/lifecam-vx-2000,2014/05

[18]MELL WELL,http://www.meanwell.com.tw/search/mdr-60/default.htm,2014/05

[19]自動化概論,郭興家、劉新在 編著 高立圖書有限公司出版,92年7月初版

[20]三菱可程式控制器 Q&QnU系列中文使用手冊,雙象貿易股份有限公司出版,100年03月初版

[21]http://www.fapro.com.tw/DB/download/plc_spec/io_module/QX41.pdf,2013/10

[22]http://www.fapro.com.tw/DB/download/plc_spec/io_module/QY41P.pdf,2013/10

[23]Type QD75P/QD75D Positioning Module User’s Manual

[24]GOT1000 連接手冊

[25]GX Configurator-QP Version2 Operating Manual

[26]MX Component Version3 Operating Manual

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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