一种六轴精准物料抓取机器人控制系统设计开题报告

1、课题研究的背景：

机器人是一种集多领域多学科技术的高科技产品，能够自动重复执行工程师编写的程序，完成规定的动作，也可以应用人工智能技术实时采集数据，分析环境状态完成某项特定的任务，是第一产业、第二产业和第三产业的主要生产和服务性设备。它的价值是代替人类完成不愿意或不适宜做的工作，把人类的时间和精力从低附加值的工作中解放出来做其它工作。随着电子信息技术的高速发展，机器人在越来越多的领域得到应用，以前只能在科幻电影中看到的场景，慢慢的成为生活中的实际应用。并且其呈现出多样化、智能化的特点。

自1962年美国开发出世界上第一个工业机器人以来，机器人技术及其产品发展迅速，已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)和计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。随着国家提出中国制造2025发展规划，以工业机器人为代表的智能制造产业成为我国制造业发展的主要方向和路线。在国际贸易摩擦加剧、中国经济不确定性因数增多、经济增长速度放缓、很多制造产业正在转型升级的时代背景下，以工业机器人为突破口的现代智能制造业迎来了一个快速发展期，并将成为拉动中国经济增长的一个引擎。

机器人产业已发展比较成熟，并达到一定的实际应用水平。现已深深扎根于工业制造、太空空间探索、军事武器装备、医药医疗科技、前沿技术研发等领域。随着科学技术的不断深入发展，目前，在吸收其它领域科技成果的条件下，机器人技术在机械结构、驱动技术、传感器、交互方式、通信、智能化和控制技术等方面取得很大进步。机器人应用从传统的单机模式向系统智能集成、协同工作模式发展，并取得了丰富的研究成果，从而使机器人在越来越多的领域得到应用。机器人控制器一直以来都是其科技水平的重要体现。

国外机器人发展较早且总体领先于我国，并且在产业化方面也早于我国。形成了一批具有国际知名度的机器人供应商，比如 ABB，安川、库卡等。欧美和日本一直以来是该领域的强国。改革开放以来，我国工业机器人技术发展已比较成熟。同时，也认识到我国在机器人关键零部件与国外存在一定的差距，导致我国工业机器人在稳定性上比国外产品存在差距。为了缩小差距，国内企业在投入大量资金和人力研究关键技术的同时也走出去控股国外比较先进的工业机器人生产企业，以此获得跨越式发展。比如库卡机器人公司被美的收购。

目前机器人具体发展方向有以下几点：

(1)新结构机器人不断开发出来，使机器人能有更多的应用。比如多连杆结构、

仿生结构、多足结构、多轴结构、并联结构、行走结构等。

(2)机器人控制技术越来越复杂，多个伺服轴的电子数字化协同作业；基于传感器反馈信号的闭环控制技术已取得了很大的进步。同时，编程语言更为智能和方便。

(3)多个机器人控制的网络化、协同化和集成化发展，使机器人由独立个体向多个体系统发展，由近距离有线控制向远距离网络化、无线化发展。目前，机器人实现了简单的以太网信息交互控制。网络化、协同化和集成化是目前机器人研究的方向。

(4)机器人与人工智能相结合，目前基于深度学习的人工智能算法迎来了一个新的高速发展期。人工智能必然与机器人紧密结合实现更加强大的功能。具体体现在服务机器人、陪护机器人、识别机器人、视觉机器人的蓬勃发展。使机器人的智能水平也越来越高，并正朝着一体化方向发展。

2、选题的目的、意义：

工业机器人是最典型的机电一体化数字化设备，附加值高，应用范围广。它集成了机械、电子、控制、计算机、传感器和人工智能等先进技术。不仅可以节省劳动力，还可以保障生产人员的安全，降低企业成本。其技术上的巨大进步，广泛的应用环境将给社会带来巨大的革命动力，为社会带来高效的生产力和巨大经济回报。作为先进制造业的支撑技术和信息社会的新兴产业，它将在未来的生产和社会发展中发挥越来越重要的作用。

课题以一种六轴精准物料抓取机器人为研究对象，研究分析其机械结构和控制系统，通过仿真软件模拟，规划机器人运动轨迹，根据机器人运行的实际情况，编程控制程序来实现物料的精准抓取。

1.基本内容和技术方案:

基本内容：六轴机器人抓取物料方案设计；抓取夹具PLC控制设计；离线编程机器人控制程序；软件仿真规划运动轨迹。

技术方案：

(1)PLC编程控制夹具抓取动作。

(2)离线编程控制设计机器人动作。

(3)使用机器人仿真软件对系统模型进行仿真模拟。

2.主要预期目标：

（1） 完成机器人现场生产过程的模拟；

（2） 优化机器人的运动轨迹规划；

（3） 编程控制机器人，实现物料的精准抓取；