毕业设计（论文）-轨道式自动投料机器人设计.doc

轨道式自动投料机器人设计Design of rail type automatic feeding robot学生姓名所在学院学号工程学院班级机制1113所在专业机械设计制造及其自动化申请学位指导教师职称教授副指导教师职称答辩时间2015 年6 月4日目录设计总说明 IIINTRODUCTION II1 绪论 11. 1 课题来源： 11.2研究的目的和意义： 11.3国内外发展状况、发展水平与存在问题： 12 总体方案及基础技术指标 22. 1 工作原理： 22.2设计的基本技术要求： 33 关键部件设计： 33. 1 行走装置： 33. 1. 1 行走轨道： 33. 1.2 电动行走滑车部分 43.1.3定位识别装置部分： 63.2自动投料装置 73.2. 1 料仓： 73.2.2 卸料器 83.2.3控制部分 83.3 电源模块： 93.4控制终端及软件设计： 104结语 11鸣谢 12参考文献 13设计总说明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，为了减少养殖过 程中饲料的成本投入并降低人工劳动强度，提高生产效率设计一种基于PLC控制的 自动投料机制，该自动投饲系统能工作于高温高湿的水产养殖车间，能够排除相关养殖 设备的干扰，实现对养殖车间的准确定位、精准的投饲以及对投饲的相关数据进行记录 存储。

自动投饲系统在工厂化水产养殖中能够稳定运行，其基本的运行参数为:运行速 度:10至15/min,投饲精度95%以上，定位精度最大偏差为43mm关键词：工厂化水产养殖；自动投饲；轨道式INTRODUCTIONIn the factory of aquaculture, the cost of more often lies in the cost of labor and feed, in order to reduce the breeding process in feed costs and reduce labor intensity and improve production efficiency. Design a kind of based on PLC control of automatic feeding mechanism, the automatic feeding system can work in high temperature and humidity in the aquaculture workshop, to exclude the interference of farming equipment, realize accurate positioning of aquaculture workshop, accurate feeding and of feeding related data recording storage. Automatic feeding system can run stably in the factory aquaculture, its basic operating parameters are: running speed: 10 to 15/min, feeding precision 95%, the maximum deviation of the positioning accuracy is 43mm.KEYWORDS: Factory aquaculture； automatic feeding； rail type导轨式自动投料机器人设计机械设计制造及其自动化，201111411315,刘吉利指导教师：余国燕毕业设计说明书1绪论1.1 课题来源：本题目来源于生产实际，在完成上下料的步奏后，将饲料进行定量的分配投料，手 工搬运效率低，养殖环境高温、高湿，操作环境差，因此采用机器人技术，实现搬运操 作的柔性自动化，通过自动控制系统实现投料的量精确度以及位置的准确度，以提高生 产效率，一般工人难以胜任这一工作。

因此，投料过程的完全自动化已成为重要的研究课 题其中，十分重要的就是要应用投料机器人1.2 研究的冃的和意义：为了减少工厂化水产养殖过程中的人工成木和饲料成木，设计了一种基于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木的投入1.3国内外发展状况、发展水平与存在问题：近年来，趋于工业化的水产养殖方式成为水产行业发展的重要方向，各国工厂化水 产养殖的技术的到了全新的开发，工厂化水产养殖这种新型的水产养殖方式规模在口益 扩大在工厂化水产养殖中，成本的投入集中于饲料成本和劳动力成本，而工厂化水产 养殖技术的开发致力于提高养殖效率、降低饲料以及人工成本的投入，逐渐趋于自动化 的投料方式使得饲料的投放更加合理，既减少了不必要的饲料浪费，也降低了饲料残渣 对水体的污染〔叭各水产养殖强国致力于开发具有实际用途的系列化自动投料系统并取 的了较好的成就，大大提高了饲料投放的精确度以及利用率，降低了劳动强度以及劳动 成本的投入⑵。

然而，国内工程水产养殖起步晚，先进的自动养殖技术并没有得到很好的开发和应用，水产养殖饲料的投放基本都是人工投喂，劳动力投入高，劳动强度 高，养殖效率较低另外，已存在的投料机器已经无法满足现阶段高强度的工厂化水产 养殖需求，新型的自动投料装置的开发仍停留在实验研究阶段，国内对于工厂化水产养 殖的自动投料技术的开发有待深入2总体方案及基础技术指标2. 1工作原理:行走滑车、投饲料仓和卸料器、电能供给装置以及由PLC组成的控制终端是构 成自动投料装置的主要结构自动投饲装置结构如图1所示投料装置的工作原理为：在鱼池上方架设H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，完成投饲指令自动投料系统由S7-200 PLC 作为控制终端并连接控制触摸显示屏，系统内安装蓄电池作为电源模块提供电能控制 触摸屏是改变自动投料系统运行参数，制定系统运行的控制命令的外在结构；同吋也起 到记录实际投料状况以及存储投料反馈数据的作用，所保存的数据为养殖人员查看养殖 状况提供了方便。

型钢轨；2一电动行走滑车；艮料仓；红射频识别装置；3拉式传感器;&进料口； 一-控制终端；S料仓固定环；9卸料器；电源模块图1自动投饲装置结构2.2设计的基本技术要求:根据实际生产中工厂化水产养殖车间的实际情况并结合已有的试验养殖的情 况，对H动投料系统稳定运行状态下各类参数状况进行分析，确定设计的基础技术参数 要求如下表：项目参数投料方式自由下落料仓储料量/kg20kg行走速度（m/min）10-lorn7 min定位精度mm=50mm日投饲能力（kg/d）60kg/d投饲精度%±95%工作噪音dB= 60dB设计参数表3关键部件设计:3.1行走装置：白动投料装置的行走装置包括：行走轨道、屯动行走滑车以及定位装置3. 1. 1行走轨道：1・高度;2宽度：3.圆角半径;4.腹板厚度;5.翼缘厚度 图2 H型钢裁面行走轨道选择HWlOOxlOO型号的H型钢作为材料，结构如下图2所示，该类H型 钢具有翼缘厚度大、根据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轨道结构示意如图3：图3轨道及安装示意图3. 1.2电动行走滑车部分屯动行走滑车部分由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/? = 0.06m o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T型钢管与两行 走滑车相连组成，牵引滑车同T型钢连杆简易牵引，后者与钢杆焊接固定，保证两行走 滑车Z间的稳定性为保证投料系统行走过程中的安全稳定型，由电机驱动的牵引滑车 釆用双前轮驱动的行走模式选定减速传动齿轮组的减速比为15:1,行走滑车最人运行速度为15m/min ,据此可选择适当的直流电机,即:(1)V 15m/min ” .nn = = u 79r / min2tiR 2x^x0.06m 可计算出电机最大转速为：n = n()xK = 79r/minxl5 = l 1857m i i (2)式中n为电机最低转速，K为减速齿轮组传动比为K = 15由式(1)、⑵计算结果可选得90BL-01型直流电机，电机参数如下表所示:90BL-01电机参数项目参数额定电压V 额定转速r/min额定功率W额定转矩Mm24V1000r/min150W1. 43Nm电机参数表由此可计算出在电机额定转速下行走滑车的行走速度为:12.56m/min,另外，为 了实现快速停启功能，行走系统配套使用型号为REB0506BFK457-05的制动器，其制 动力矩为：2Nm减速传动齿轮组结构如图4所示，设定电机输出轴齿轮即齿轮1的齿数乙为55, 与其啮合的齿轮轴主动齿轮即齿轮2齿数为Z2=ll,另外一对互相啮合的出轮组，齿轮 轴从动齿轮Z?以及驱动轮齿轮Z-齿数分别为33和11,通过这样的齿轮组可实现减速 比：i=AxA = 55x23 = 15满足传动比要求Z2 Z4 11 11电机轴齿轮:2齿轮轴主动齿轮：3.齿轮轴从动齿轮；「驱动轮齿轮图4传动齿轮组3.1.3定位识别装置部分：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〔9】木设计采用电子标签作为应答器，电子 标签安装在各个鱼池止上方的钢轨上，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电子标签所表示的数据的收集与管理由应用软件系统部分 完成［叭射频识别技术的工作原理是：来自养殖人员设定的运行数据信号经由阅读器调制后 通过其内部天线把载波信息播放岀去，当电了标签进入载波信号范围内时，接收解读器 发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送岀存储在芯片中的位置信息，或者由 标签调解所接受的载波信号并通过天线主动发送某一频率的信号，解读器读取信息并解 码后，送至中央信息系统进行有关数据处理应答器通常由天线、耦合原件及芯片组成, 一般来说都是使用无源标签作为应答器，其工作电能由其耦合器作用来自应答器的电信 号得到〔叭考虑水产养殖车间的工作环境，为了保证自动投料系统能够正常运行，选用 RF-35LT型阅读器，该阅读器体积小，耐温耐湿，且据。