毕业答辩-轨道式自动投料机器人设计.ppt

轨道式自动投料装置设计,指导老师：设计：,设计来源及意义：,在工厂化水产养殖中，较多的成本往往在于人工成本和饲料成本，为了减少工厂化水产养殖过程中的人工成本和饲料成本,设计了一种由PLC控制的轨道式工厂化水产养殖自动投饲系统。该系统自有电源供电,运行在高温、高湿的工厂化水产养殖车间鱼池上方的H型钢轨上,能够排除车间相关养殖设备对自动投饲系统运行的干扰,实现对工厂化水产养殖车间鱼池的准确定位、精准投饲和投饲数据记录储。该系统的设计大大减少了水产养殖行业对于劳动力成本的投入。,投料装置的工作原理及基本设计参数：,投料装置的工作原理为：在鱼池上方架设型钢轨道作为行走装置行走路径,并在对应鱼池的上方轨道上设置相应的定位识别点，通过射频识别技术区别各个鱼池位置，实现自动定位，行走装置由直流电机驱动行走到设定区域，投饲装置由拉式传感器配合步进电机控制，使卸料器能够准确下料，完成投饲指令。根据实际水产养殖车间状况，投饲装置的设计参数如下表：,自动投料装置的构成：,基本结构：,投料装置的基本结构如左图所示：,关键的结构设计：,结构设计主要包括：行走滑车、投饲料仓和卸料器、电能供给装置以及由PLC组成的控制终端。,行走装置设计：,自动投料装置的行走装置包括：行走轨道、电动行走滑车以及定位装置。,1、行走轨道选择型号的型钢作为材料，该类型钢具有翼缘厚度大、斜度较小的特点。实际水产养殖车间的情况，滑车行走轨道由4部分钢轨结构拼接而成，纵向由两根平行的直段构成，其长度为6m，横向由两段半圆形弯段组成，半圆直径为4m，可得到轨道总长度为24556mm。为了保证行走轨道的整体稳定性,钢轨采用缝隙处经焊接、打磨处理使轨道形成光滑环形养殖车间钢梁上设置6个均匀分布的吊架吊装行走轨道，为保证行走钢轨整体的稳定性以及安全性能，4段钢轨拼接处以及悬挂吊环连接处需要做作加固处理。,行走装置设计：,2电动行走滑车部分由4轮行走滑车、减速齿轮组电机以及安装平台组成，选定车轮材料为锻钢，其直径为。自动投料系统具备2个行走滑车，牵引滑车在前通过简易的牵引机构牵引无动力滑车行走，牵型引机构有两个相互平行的型钢管与两行走滑车相连组成，牵引滑车同型钢连杆简易牵引，后者与钢杆焊接固定，保证两行走滑车之间的稳定性。3投料系统是通过射频识别技术达到位置识别目的的。射频识别装置主要由应答器、阅读器以及应用软件系统3部分组成。本设计采用电子标签作为应答器，电子标签安装在各个鱼池正上方的钢轨上，存储各个相应鱼池的位置信息，阅读器通过射频识别技术采用非接触式的读取方式，可以获取电子标签所存储的位置信息，这是自动投料系统实现自动定位的基础。,投料装置设计：,投料装置分为料仓、卸料器以及控制部分构成。1、料仓设计，料仓结构采用常见的圆筒形结构，结构如下图：,根据初始设计参数，单个料仓可承载10kg饲料可算的料仓结构参数为：H=440mm，料仓内部直径D=280mm，料仓底部半顶角为45度，倾角为45度，并取料仓壁厚为8mm。,投料装置设计,2卸料器设计：卸料器的设计选择带有8个叶片的典型卧轴式叶轮卸料器，卸料器叶轮有效长度为其直径的1.2倍，叶片端部设置的可调式弹性密封条有助于避免出现卸料过程出现卡料的状况，叶片和壳体内壁的间隙设计为0.2mm，卸料器结构如右图所示。,投饲装置设计：,3控制部分：控制部分主要由PLC、PLC扩展位控模块、步进电机等组成。系统通过射频设备装置达到定位目的，通过PLC控制系统卸料，拉式传感器反馈型号反馈卸料量达到精确卸料的目的，控制原理如下图：,电源模块的选择：,为了适应养殖车间设备繁多，工作环境高温高湿的特点。选择可以充放电的蓄电池作为供电模块，在另一方面提高了水产养殖车间自动投料装置运行的灵活性和稳定性。整个投料系统的功能都由电源装置完成，其中主要的耗能模块包括行走滑车、投料装置以及PLC控制终端，所选择的蓄电池应当能够为整个自动系统提供足够的运行电能，因此，蓄电池的储电量大小由自动投饲设备主要耗能部件的功耗总和决定。设计根据计算功耗选择3个串并联组合的同型号铅酸蓄电池，其型号为：6-DZM-20，单个该型号蓄电池电压输出为,额定容量为，配合串接型号为的电源模块，使得整体达到输出电压稳定为，电量输出，额定容量的要求，满足自动投料系统运行对电能的需求。,控制终端及软件设计：,本设计的控制终端以西门子类型PLC作为系统控制软件的基础，配合其他扩展模块构成。控制终端装有西门子触摸屏，触摸显示屏通过RS485串口与CPU模块双向通信，触摸显示频具有更改投饲系统运行模式与运行参数的功能。自动投料系统的自动模式是系统的默认的运行形式，该模式下系统按照初始设定的运行参数运行完成投料工作。养殖人员也可通过控制终端的触摸屏更改系统的投饲量、投饲时间等运行参数，系统将以新的模式运行，这是系统的手动模式。自动投饲系统开始运行后，直流电机驱动行走滑车沿着H型钢轨道运转，射频识别装置阅读器检测电子标签确定需投饲的鱼池位置，抵达位置后行走装置停止运行，开始投饲动作。,控制终端及软件设计：,投料前，系统需要根据拉式传感器所传输的信号判断能否完成投料量的要求并选择投料料仓。投料时，控制终端通过传感器的反馈信号控制控制投料量，完成精确的投料指令。完成当前鱼池的投料要求后，系统继续运行直至完成所以鱼池的投饲命令。自动投饲系统流程如图所示。,结语：,（1）本设计基于控制，系统以蓄电池作为自我供电设备，运用传感器反馈控制、并且采用射频识别技术识别定位，是一种新颖的工厂化水产养殖投饲设备。样机试验表明，在实际水产养殖过程中，基于控制的轨道式自动投饲系统在水产养殖车间工作中运行状况稳定，设计实验结果能够满足设计要求。（2）本设计配合自动上下料机构能够完整的完成自动上料、自动定位、准确的自动卸料的一系列动作，实现了工厂化水产养殖的全过程自动化，进一步的降低了人工成本的投入以及人工劳动强度，提高了水产养殖的效率,（3）在实际的养殖过程中该自动投料系统电源模块存在电量不足没有得到及时补