【《机器人工程开题报告：基于机器人控制的激光切割系统集成的设计》2600字】

开题报告学生姓名学号专业机器人工程指导教师职称所在院系（对接学校所在系部）课题来源D．自拟课题课题性质A．工程设计课题名称基于机器人控制的激光切割系统集成的设计毕业设计的内容和意义课题内容：相对于传统激光柔性加工管理系统的监测方法，机器人的生产工艺使用了西门子PLC为控制器，本文中选择了ABB机器人控制的激光切割实现工作站协调，通过使用RobotStudio软件进行三维仿真的加工模拟，对机器人的控制选择了离线编程的方法，非常高效的处理了应用难题，促进了生产效率，稳定性及可靠性，工业上得到应用。本文主要研究内容：（1）完成了基于硬件的机器人激光切割系统的设计与调试。（2）应用激光切割系统在机器人控制的软件。（3）进行机器人编程的工艺指令程序，并提供了切削常规路径的系统子程序，PLC的程序编写。（4）分析机器人的模拟仿真验证系统。课题的意义：在课题中是基于ABB机器人激光切割控制系统研究为重点，而且由ABBIRB2600切割机器人本体与IRC5控制电柜的组成,机器人三维的切割工艺，又通过机器人仿真实现了目标加工。但是面对国内的模具产业,还面临着自主化与水平普遍低端、难以克服传统模具加工难的缺陷，制造生产速度迟缓与应用时限较短的技术短板。因此，机器人三维激光切割技术的应用能缩短开发周期，显著降低生产成本，提高钣金自动化生产的效率。文献综述中国在工业机器人的技术攻关从上世纪七十时代初期进行，历经数十载的高速推进发展，早期一直在由科研单位独立自主进行的科研管理状态,进展相对迟缓。一九八五年后逐步列入国家发展战略规划，则研发进展也相当快，尤其是在“七五”、“863”等高技术蓬勃发展行动计划的着重推动下，我国目前有四个国家级的激光工程研究中心和多所高校联合展激光加工技术的研究工作。我国的智能化机器人重要科学技术实现了跳跃。同时朱国力、段正澄等人对三维激光加工轨迹的插补方法探讨，求取降低高速加工的误差率；包括三维激光切割加工法矢测量系统研究等。国外WEBBER总结出得出：采用CO2激光器切割的氧气的消耗速率慢，且切口断面不粗糙，在相关研发领域包括对机器人技术机构的生物仿生学、驱动力学分析方法与理论研究，对不同的机器人工程运算，随着传感器系统和自主编程技术的发展，而智能机器人技术的发展促进了工业应用，并开始引入工业生产。在机器人技术的应用方面，主要包括横向滑动轴承、薄壁轴承、交直流式伺服电机、串级驱动器、检测式电机以及光电编码器、滑轨等。优化系统得到了显著提高。在自动控制技术方面，开发了AGV、履带式机器人、装配机器人和水下探测机器人，当前各种机器人涵盖到了重工业工程、生物仿生学，科学与控制技术、集成芯片贯通通信和互联网技术等众多专业和应用领域,所以它的发展和这些相关技术的突破进展有很大关联。参考文献[1]邱志华.机器人同步三维激光切割系统的设计与实现[D].浙江理工大学,2016.[2]陈明,徐学鹏,王芝.机器人三维激光切割的控制系统设计[J].锻压装备与制造技术,2021,(01):50-53.[3]孙加强,焦俊科,张文武,阮亮,李威宣.基于ABB机器人的光纤激光切割与焊接系统研究[J].应用激光,2014,34(06):584-588.[4]董守峰,张忠松.基于PLC控制的工业机器人系统设计与实现[J].中国金属通报,2021(08):216-217.[5]龚时华,朱国力,段正澄.激光切割加工焦点位置的检测方法[J].机械与电子,2003(01):41-43.[6]翟红云.基于PLC的交流伺服电机驱动及位移控制技术研究[J].现代制造技术与装备,2017,(09):80-81.[7]余跃.伺服机械手位置控制系统软件设计[D].西安电子科技大学,2013.[8]肖潇,杨金堂,全芳成,李京,田晓波,汪谱发.伺服电机的选型原则与计算[J].机床与液压,2014,42(22):44-46+49.文献综述[9]赵闯.机器人伺服驱动系统若干关键技术的研究[D].安徽工业大学,2018.[10]张瑞雪.三自由度主动式上肢康复机器人结构设计与开发[D].大连海事大学,2015.[11]冯雪峰.伺服压力机数控系统的设计与实现[D].东南大学,2019.[12]贺峰.基于虚拟仿真技术的工业机器人系统开发设计[J].信息与电脑(理论版),2021,33(21):83-85+94.研究内容ABBIRB2600型号机器人控制的激光切割系统集成的设计是本文内容主要研究对象,并规划课题所需的机器人相关的控制,其确定激光切割的机器人的本体结构和运动控制系统,以及自动化机器人系统生产工程的软件和硬件设计、通过人机交互系统和编制PLC及RAPID相应的程序，凭借ABB公司开发的Robotstudio仿真软件就可以模拟材料加工过程和机器人交互的虚拟场景,并以示教的应用研究了机器人对切割工件的工艺流程和编写相关的运动指令程序。基于机器人激光切割集成系统主要可分成几部分，第一部分为通过对激光切割系统搭建探讨硬件的布局；第二部分确定系统布局的程序设计。第三部分通过人机界面进行信息通讯；第四部分仿真模拟激光切割系统并验证。工业机器人激光切削的光纤激光切割器,是利用经超高功率密度汇集后的激光热线射向即将切割的工位上，使被照射后聚集的物质的熔化，最终达到切割要求实现将工件按照要求的图形割开，设置手动按钮，方便生产人员操作。研究内容工业机器人激光切割集成系统主要分为三个部分，主工作站部分是整个系统的机械部分包括伺服电机和工作台，且光纤激光发生器为系统的外源光路，西门子1200PLC和控制柜是系统的电气部分，这三个部分是机器人系统的生产部分。除此之外，还要有稳压电源和一台循环冷水机等辅助设备结合，组成完整机器人激光切割集成系统。本文中的机器人的激光切割集成系统它使用的PLC是西门子S7-1200CPU1214C/DC/DC/DC，而上位机是SIMATICHMI，操作人员会操作向PLC发送控制信号命令，随后向控制器PLC发送位置指令与速度指令,传达伺服驱动系统的信号和带动了电机，最后让伺服电动机移动工件将激光切割器到达指定工作空间。图2-1激光切割系统集成的构成研究计划第01-02周：查阅资料，阅读文献，完成外文翻译，撰写开题报告。第03-04周：熟悉S7-1200软硬件基础知识及设计需求分析。了解光纤激光切割的运行原理知识。第05-06周：完成机器人的激光切割系统硬件设计。完成激光切割机器人的相关选型，完成激光切割机器人硬件的组成，对伺服电机及驱动器进行分析。第07-08周：完成系统软件设计及系统仿真，主要包括PLC的程序设计、系统的软件设计、RobotStudio运行仿真第09-10周：运行结果及系统分析第11-12周：收集相关资料完成论文。特色与创新本课题基于机器人控制的激光切割系统集成的设计，主要围绕PLC控制的系统，通过PLC输出模拟量指令在各个机器人工作站通讯，按照工艺流程实现整个系统的正常工作，由伺服电机来达到光纤激光器在工作站空间内准确切割工件，外部通过HMI的调用工作模式，监测相关参数，从而达到整体上让机器人控制的激光切割系统协调工作。指导教师