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基于PLC的工业机器人搬运系统现状研究

内燃机与配件 2024年第1期 58-60页

作者：谢杨春安徽电气工程学校安徽合肥230061

近年来,中国在科技、经济与电子信息技术飞速发展,机器人在工业生产以及产品搬运中得到了广泛地运用。在工业自动化领域中,基于可编程控制器(PLC)的机器人技术已经成为自动化控制技术核心。随着工厂对智能化设备要求的提升,传统工业控... 详细信息

近年来,中国在科技、经济与电子信息技术飞速发展,机器人在工业生产以及产品搬运中得到了广泛地运用。在工业自动化领域中,基于可编程控制器(PLC)的机器人技术已经成为自动化控制技术核心。随着工厂对智能化设备要求的提升,传统工业控制技术已经无法满足生产需求,伴随着PLC技术应用的快速发展,特别是在运动控制至以及网络通讯方面功能加强后,基于PLC的机器人不断满足了各式产品的搬运控制。本文主要对基于PLC工业机器人搬运系统的现状展开研究,对其主要应用场景进行了概述。

关键词： PLC控制工业机器人搬运系统网络通信

基于混合邻域遗传算法的无人档案库房搬运系统研究

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基于混合邻域遗传算法的无人档案库房搬运系统研究

作者：段亚雄南京理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着物联网技术的发展与智能化理念的普及,越来越多的行业逐步采用智能化管理模式并在探索中均取得了优异的成果。档案库房作为存放重要信息的场所,其智能化管理也成为学者们研究的热点。本课题以航天二院某研究所军工类无人档... 详细信息

近年来,随着物联网技术的发展与智能化理念的普及,越来越多的行业逐步采用智能化管理模式并在探索中均取得了优异的成果。档案库房作为存放重要信息的场所,其智能化管理也成为学者们研究的热点。本课题以航天二院某研究所军工类无人档案库房的高效智能档案搬运系统为背景,着重研究提高系统效率的关键因素——“路径长度”,即无人档案库房搬运系统的多任务路径规划问题。具体研究内容如下:论文经过分析将多任务的路径规划问题转化为带约束的对称旅行商(TSP)问题,研究并提出了一种优化A*算法来解决TSP问题中单源路径规划的重难点。为保证TSP问题模型中任意两点间的权值最优,通过对常用的单源路径规划算法进行对比,论文选用A*算法解决单源路径最短问题。仿真结果表明该方法存在由于搜索范围大,导致选出最小值节点比较耗时的问题,因此论文创新的提出基于优化估计代价函数与优化Open List的A*算法。所提算法重新分配了估计代价函数的权重,并采用小根堆结构对原问题进行求解。大量实验表明,优化后的算法在解决单源最短路径问题中的运行效率提升了38.088%。论文提出了一种基于混合邻域的遗传算法来解决多任务的路径规划问题。传统遗传算法采用单源路径规划的结果值作为TSP模型中任意两点间的权重,但存在初始化种群适应度低且易早熟收敛问题。针对以上问题,论文提出混合邻域遗传算法,改进后的算法在初始种群中使用最近邻域法添加高适应度种群个体,同时添加融合单基因插入与两元素优化(2-opt)算子的局部搜索策略对原问题进行求解。仿真结果表明,论文所提出的改进算法对目标路径长度缩短了13.869%;特别地,改进后路径所提示的档案存、取顺序更接近实际工作中人工手动搬运的执行顺序。为验证单源路径规划与多任务路径规划算法的有效性与实用性,论文搭建了无人档案库房搬运系统,系统主要包括硬件设计与软件设计部分。在单源路径规划算法验证部分中,通过分析实际运行与仿真运行的结果,发现优化A*算法在实际运行中算法执行效率部分提升了38.052%;在多任务路径规划验证部分中,混合遗传算法对目标路径长度缩短了13.821%,与仿真结果类似。经实验验证,论文提出的基于优化A*算法的单源路径规划与基于混合邻域遗传算法的多任务路径规划符合设计预期,能够高效的运用于无人档案库房场景。

关键词：无人档案库房搬运系统 A*算法遗传算法局部搜索

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民航机场行李自动搬运系统研究与设计

民航机场行李自动搬运系统研究与设计

作者：李喆吉林大学

学位级别：硕士

民航机场客流量逐年增加,机场行李吞吐量不断上涨,加上近年来新冠疫情频繁肆虐,给机场的行李托运带来了很多不便。为了减轻搬运人员的劳动强度与染病风险,减少用工成本,提高民航机场的自动化程度,研究适用于民航机场的行李自动搬运系统... 详细信息

民航机场客流量逐年增加,机场行李吞吐量不断上涨,加上近年来新冠疫情频繁肆虐,给机场的行李托运带来了很多不便。为了减轻搬运人员的劳动强度与染病风险,减少用工成本,提高民航机场的自动化程度,研究适用于民航机场的行李自动搬运系统具有重要意义。本文首先对行李自动搬运系统进行了总体方案设计,然后对行走系统、末端执行器进行了研究和设计。基于遗传算法与机构运动学对末端执行器的连杆机构进行了寻优,通过ANSYS软件对其各关键零部件进行了仿真分析,找出了结构的薄弱之处与优化方向;基于拓扑优化方法对末端执行器的夹板与连接板进行了轻量化设计,改进了结构,减轻了重量。在上述工作的基础上,对行李自动搬运系统的控制系统进行了设计与仿真,对末端执行器进行了制造,并与工业机器人进行了组装和联调。最后完成了行李自动搬运系统的抓取与码放试验与实际航班测试。本文完成的主要工作内容如下:(1)分析了当前机场行李自动搬运存在的问题与国内外发展现状,确定了行李自动搬运系统总体的研究方向与设计思路。通过对目前行李搬运装置和机场实际情况进行深入分析,对行李自动搬运系统提出了总体设计要求,并进行了总体方案设计,主要包括行李车的布置、搬运系统、滑槽的改造、视觉系统、行走系统、控制系统等。(2)对行李搬运系统的关键部件末端执行器进行了设计和制造。首先以末端执行器摇臂的最大角加速度最小与摇臂末端距夹板的距离最短作为目标函数,以机构限位作为约束函数,用遗传算法进行寻优,确定了末端执行器各零部件的尺寸;对末端执行器的气动回路进行了设计,选用了适合的气动元件和空压机;然后对关键零部件的强度与刚度进行了仿真分析,主要包括四个安装座、夹板与连接板;同时对末端执行器的夹板与连接板进行了拓扑优化;最后对末端执行器进行了加工、装配和调试。(3)对行李自动搬运系统的控制系统进行了研究和设计。首先对控制系统流程进行了设计;以轨道小车为控制对象,磁栅尺作为位置反馈设计了全闭环的控制系统,研究了电机调频控制算法,通过对整个系统进行仿真确定了PID参数;通过确定控制方案、PLC与分配端子选型等,实现了对末端执行器的控制;开发了一套搬运系统的控制算法,实现了对机场行李的自动抓取与码放,用于工控机中配合视觉系统进行使用;进一步对末端执行器的抓取算法进行了简化,可在示教器中实现其功能。(4)最后进行了行李抓取及码放试验和实际航班测试。行李抓取与码放试验主要包括多材质、多重量、多角度行李抓取与码放试验;然后进行了实际航班测试,并针对测试过程中出现的问题进行了分析,最后对控制系统进行了优化,提高了行李自动搬运系统的工作效率和稳定性。本文研究和设计的民航机场行李自动搬运系统能够实现对机场行李的自动抓取、搬运和码放,且结构简单,安全可靠,本文的研究成果为后续的行李搬运系统在机场的实际应用奠定了一定的基础,并为类似的多种类、多形状、多材质物品的抓取和搬运提供了一定的借鉴。

关键词：搬运系统末端执行器优化设计控制系统有限元分析

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OHT搬运系统防阻塞调度策略

东北大学学报（自然科学版） 2015年第2期36卷 176-181页

作者：刘晓斌周炳海同济大学机械与能源工程学院上海201804

为有效解决300 mm半导体晶圆制造工厂搬运系统整合式布局运行过程中的阻塞现象,提高搬运系统的运行效率,构建了OHT(高空提升运输)搬运系统防阻塞调度策略.首先,充分考虑OHT搬运系统中各搬运设备之间的相互影响,以搬运完工时间最小为优... 详细信息

为有效解决300 mm半导体晶圆制造工厂搬运系统整合式布局运行过程中的阻塞现象,提高搬运系统的运行效率,构建了OHT(高空提升运输)搬运系统防阻塞调度策略.首先,充分考虑OHT搬运系统中各搬运设备之间的相互影响,以搬运完工时间最小为优化目标,建立数学模型.然后,提出无等待轨道设计(NWL)和基于检测点的空车运行策略(CBCP)避免装卸点阻塞.结合第K短路径法和时间约束集概念,构建OHT搬运系统防阻塞策略(VCAP),并将其运用于OHT搬运系统的具体调度,设计OHT搬运系统防阻塞调度方法.最后进行仿真实验及对比分析,结果表明本文提出的防阻塞调度策略是有效可行的.

关键词： OHT(高空提升运输) 搬运系统调度阻塞

横杆式搬运系统的冲压高速线SPM影响因素分析

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锻造与冲压 2022年第10期 53-56页

作者：余俊杰邹平祖纪伟何斌廖世林岚图汽车科技有限公司

近年来,随着自动化技术的飞速发展,各行各业对于自动化技术的应用越来越普遍。汽车工业作为经济发展中重要的支柱行业之一,自动化技术也越来越多的应用到汽车制造中。冲压作为汽车主机厂四大工艺中的第一道工序,也越来越广泛的应用自动... 详细信息

近年来,随着自动化技术的飞速发展,各行各业对于自动化技术的应用越来越普遍。汽车工业作为经济发展中重要的支柱行业之一,自动化技术也越来越多的应用到汽车制造中。冲压作为汽车主机厂四大工艺中的第一道工序,也越来越广泛的应用自动化生产线进行生产。冲压自动化生产线与后工程流水线作业的焊装、涂装及总装不同,它不仅投资规模大、工艺水平高,而且通常是多车型多组模具循环交替的共线生产,加之激烈的市场竞争和车型多样化、个性化、高颜值等方面日益显著的需求。

关键词：支柱行业流水线作业自动化生产线自动化技术搬运系统高速线投资规模共线生产

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液晶显示玻璃基板双机器人搬运系统设计

价值工程 2022年第36期41卷 99-101页

作者：张世杰陈炜峰南京信息工程大学南京210000

在液晶显示玻璃基板的实际生产中,由于玻璃基板易破碎,且良品率不足,提出了一种新的液晶显示玻璃基板双机器人搬运系统。针对玻璃基板实际生产线的工艺流程,在硬件和软件设计两个方面,分析了液晶显示玻璃基板双机器人搬运系统的构成和... 详细信息

在液晶显示玻璃基板的实际生产中,由于玻璃基板易破碎,且良品率不足,提出了一种新的液晶显示玻璃基板双机器人搬运系统。针对玻璃基板实际生产线的工艺流程,在硬件和软件设计两个方面,分析了液晶显示玻璃基板双机器人搬运系统的构成和基本原理。采用PLC控制与工业机器人,实现掰板上板的自动作业。根据现场实际情况表明,玻璃基板搬运系统运行稳定,满足实际生产要求。

关键词：液晶玻璃基板搬运系统自动生产线

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基于GA的冰箱内胆生产搬运系统优化与仿真

机械工程与自动化 2022年第3期 81-83页

作者：胡凯杰关运升邓锐苗沈阳工业大学辽宁沈阳110870

生产线是制造型企业的核心,直接关系到企业的发展前景。优化改善生产线可以降低成本,提高生产效率。为了对海尔公司冰箱内胆生产搬运系统做出合理改善,在现场观察调研冰箱内胆生产工艺和产品的基础上,运用GA选择出最优布局方案,再通过Vi... 详细信息

生产线是制造型企业的核心,直接关系到企业的发展前景。优化改善生产线可以降低成本,提高生产效率。为了对海尔公司冰箱内胆生产搬运系统做出合理改善,在现场观察调研冰箱内胆生产工艺和产品的基础上,运用GA选择出最优布局方案,再通过Vistable得到最佳搬运路径。通过以上改善方案的实施,海尔公司的生产搬运系统发生了很大的变化,各项生产指标稳步上升,生产效率大幅提高,经济效果显著。

关键词：冰箱内胆 GA 搬运系统

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机场行李智能搬运系统的设计

机械工程师 2023年第4期 136-138页

作者：修基伟詹洪伟孙建伟唐贺范思博李俊蓉呼烨吉林省民航机场集团有限公司长春130000 吉林大学机械与航空航天工程学院长春130022

针对目前机场行李处理“最后一公里”的问题,研究设计了一种机场行李智能搬运系统。首先阐述了机场行李智能搬运系统的研究现状,其次详细阐述了所设计的行李搬运系统的结构和工作原理,然后利用ANSYS有限元分析软件对机械手指的应力和变... 详细信息

针对目前机场行李处理“最后一公里”的问题,研究设计了一种机场行李智能搬运系统。首先阐述了机场行李智能搬运系统的研究现状,其次详细阐述了所设计的行李搬运系统的结构和工作原理,然后利用ANSYS有限元分析软件对机械手指的应力和变形进行了分析,结果表明,所设计的机械手指结构合理,能够满足抓取行李的力学性能要求,最后总结了行李搬运系统的优势,并对其应用前景进行了展望。

关键词：搬运系统行李机械组件支撑组件有限元分析智能

基于PLC的多种工作方式机械手搬运系统设计

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技术与市场 2022年第11期29卷 70-72,75页

作者：何光明帅江华上饶职业技术学院江西上饶334109

为提升物流搬运现场作业的自动化和人机交互程度,基于西门子S7-200型PLC设计一款多种工作方式的机械手搬运系统。详细阐述了系统的结构功能、硬件接线、软件编程和人机组态界面设计思路,并通过测试验证了系统搬运作业的有效性。该系统... 详细信息

为提升物流搬运现场作业的自动化和人机交互程度,基于西门子S7-200型PLC设计一款多种工作方式的机械手搬运系统。详细阐述了系统的结构功能、硬件接线、软件编程和人机组态界面设计思路,并通过测试验证了系统搬运作业的有效性。该系统具有自动搬运、手动搬运、回原点等多种工作方式,且可应用触摸屏实现远程交互型控制,自动化程度较高,对促进物流搬运作业能效具有积极作用。

关键词： PLC 机械手自动控制搬运系统