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1、诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 机械手气压系统设计 系部： 机械工程系 专业： 机械电子工程 学号： 112012311 学生： 指导教师（含职称）： （副教授） 1课题意义及目标气动机械手是集机械、电气、气动和控制于一体的典型机电一体化产品。近年来，机械手在自动化领域中，特别是在有毒、放射、易燃、易爆等恶劣环境内与电动和液压驱动的机械手相比，显示出其独特的优越性，得到了越来越广泛的应用。本次毕业设计要求学生深入了解机械手气压系统的组成和工作原理，综合
2、运用所学的基础理论知识和专业知识完成机械手气动回路设计、气动程序系统设计等内容，为毕业后从事机械方面工作打好基础。2主要任务（1）设计机械手工作原理图（2）气动元件的设计与选择（3）气动程序的设计（4）气动回路的设计3主要参考资料1 章宏甲.液压与气压传动M.北京：机械工业出版社，2003.2 郑家林.轻工业气压传动M.北京：轻工业出版社，1989.3 路甬祥.液压气动技术手册M.北京：机械工业出版社，2002.4进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1查阅相关的气动技术的文献，完成开题报告3月3日3月23日2设定机械手的总体运动方案3月24日4月13日3通过各种途径设计气动程序系统和气动回路4
3、月14日5月4日4编写毕业设计设计说明书5月5日6月1日5提交及修改毕业设计说明书，答辩6月2日6月22日审核人： 年 月 日机械手气动系统设计摘要：气动机械手是集机械、电气、气动和控制于一体的典型机电一体化产品。近年来，机械手在自动化领域中，特别是在有毒、放射、易燃、易爆等恶劣环境内与电动和液压驱动的机械手相比，显示出独特的优越性，得到了越来越广应用。本设计针对搬运机械手，设计其气动系统并设计相应的控制系统，气动系统包括气源设备，气源处理元件，润滑元件，各类传感器，方向控制阀，流量控制阀，气动执行元件，其他辅助元件；控制系统用的是PLC（可编程控制器），通过编辑合适的程序，驱动机械手按照设定
4、好的程序运转。关键词：气动系统，机械手，PLCThe Design of Pneumatic System of ManipulatorAbstract：Pneumatic robot is one of the typical products what includes mechanical, electrical,pneumatic,radioacitivity and control.In recent years, the robots,in the field of automation,show a unique advantage which are compared with
5、 electric and hydraulic manipulator,having been widely applied,especially in poisonous,radioactive, flammable,explosive and other harsh environments.It is designed for conveying manipulator.We designe its pneumatic system and the control system. Pneumatic system consists of air supply devices, air s
6、ource treatment elements, lubricant components, sensors, directional control valves, flow control valves, pneumatic actuators, and other auxiliary components. Control system adpots PLC (programmable logic controller) which have the appropriate procedures, driving a robotic arm in accordance with set
7、 procedures for running.Keywords: pneumatic system, manipulator，PLC目录1 前言11.1 气动技术的发展11.2 气动机械手的应用和发展前景11.3 气动机械手的组成和分类21.3.1 气动机械手的组成21.3.2 气动机械手的分类31.4 气动系统的组成41.5 课题的提出及主要任务51.5.1 课题的提出51.5.2 课题的主要任务62 机械手总体设计方案72.1 机械手的技术参数列表72.2 机械手基本形式的选择72.3 机械手的主要部件及运动83 气动机械手的气动系统设计93.1 搬运机械手气爪的选择93.1.1 末端执
8、行器概述93.1.2 末端执行器的运动和驱动方式93.1.3 末端执行器的设计计算103.2 机械手手臂的设计计算133.2.1 机械手手臂的具体设计方案133.2.2 升降手臂的设计133.2.3 伸缩手臂的设计153.2.4 回转臂设计183.3 气动传动系统工作原理图203.4 其他气动元件的选择204 机械手控制系统及气动回路的设计254.1 基于PLC的控制系统及回路设计254.1.1 PLC简介254.1.2 PLC的结构、种类254.1.3 PLC输入输出地址分配274.1.4 回路设计294.1.5 PLC程序设计305 结论34参考文献35致谢36II太原工业学院毕业设计36
9、1 前言1.1 气动技术的发展科学家利用空气的能量完成各种活动从远古就开始了，但是这都不是真正的气动技术，真正的气动技术气源于17世纪，那时候人们发明了一个能够产生一个大气压的气动装置，大概到了19世纪，人们做出了刹车装置，并且用到了车辆的制动上，到了20世纪，随着工业的发展，人们才将其应用于工业的各个方面，并由此带动了各个领域的发展。1.汽车制造行业不管是是汽车制造业还是其他的自动化产业都应用了现代的气动技术。如：车身在每个工序的移动；点焊机焊头的快速接近，都采用了各种功能的气缸。2. 电子，半导体制造行业在彩电，冰箱等家用电器产品的装配线上，在半导体芯片，印制电路等各种电子产品的装配流水线
10、上，我们可以看到各种各式的气爪和真空吸盘，这些吸盘用来吸一些体积大，但是重量轻，气爪又难以抓取的物品。3生产自动化的实现由于气动技术良好的性能，从刚开始作为一些工业生产的辅助部件，到现在应用于自动化生产的各个领域。为减轻简单重复的劳动提供了很大帮助，也成为现在自动化领域比较出色的生产技术6。1.2 气动机械手的应用和发展前景气动机械手是一种新型的机电一体化设备，它集中了操作本体，检测装置，驱动系统，能够仿人操作，完成各种作业，所有的作业可以自动完成，当然也可以手动完成，对提高生产物品质量的稳定性起着绝对重要的作用。机器人技术也是集中了智能化，控制技术，计算机，等多种学科才形成的高新技术，在当代
11、十分活跃。一个国家的生产水平，可以用机器人的应用水平来衡量。在机械加工，冲压，锻造，热处理，电镀，喷漆，装配以及轻工业，交通运输等方面得到越来越广泛的应用，机械结构的形式开始比较简单，专用性较强。随着工业技术的发展，制造能够独立的按程序控制实现复杂操作，使用范围广泛的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。1.3 气动机械手的组成和分类1.3.1 气动机械手的组成图1-1为机械手的典型结构。各系统相互之间的关系如方框图1-2所示。图1-1 典型的机械手结构控制系统系统执行机构驱动系统位置检测系统图1-2 机械手方框图一. 执行机构手部、手臂，行走机构。手部就是末端执行器，作为直接抓取工件的部分
12、，需要对其结构进行选择，在下文有具体的分析。手臂就是增加整个机械手的自由度，使其能够伸缩，上下，使其作业范围变大，为完成任务提供方便。行走机构属于特殊的机构，由于其活动灵活，可以自由移动，比如车间的自动搬运机械装置，可以智能识别路线，将目标物品移动到目标位置。二驱动系统驱动系统是由驱动工业机械手执行机构运动的动力装置、调节装置和辅助装置组成。驱动系统包括各种类型的电动机，直流伺服的电动机，步进电动机，交流伺服电动机，液压驱动装置和气动驱动装置。当然，现在应用比较广泛的还是电动机类别的。三控制系统控制系统就是用来控制机械手按着事先规定的运动轨迹来运动的系统。控制系统可以分为程序控制系统和电气定位
13、系统。控制系统除了可以让机械手按着事先规定的路径运动之外，还能记忆人们事先给予机械手的指令信息，按控制系统储存的信息对执行机构发出命令，并且可以对机械手整个系统监视，在发生事故时就会发生警报，可以得到及时的处理。控制系统一般由计算机和一个控制器组成。当然，控制系统可以分为集中控制和分散控制两种。这两种控制方式各有优点，集中式的控制系统比较易于控制，分散式的虽然能准确的控制，但是比较麻烦。所以在选择时，要根据我们的实际情况来设置。四位置检测装置当机械手运动到某一位置时及不管哪个位置，检测系统都会检测到其位置，并和设定的位置进行比较，然后经过一系列运算，比较得出其正确的位置，不断的调整以达到机械手
14、准确运动的目的。1.3.2 气动机械手的分类工业机械手的类型很多，但是国内并没有统一你的划分标准，所以我们在这里以下面的标准进行分类。一按用途分类机械手可以分为专用机械手和通用的机械手：1、专用机械手适用与专用的设备和某些特定的产品，它并不适合所有的物品。它的专用性虽然适用性低，但是对于专用性来说，非常专业，在大批量生产活动中，具有无可替代的优势。2、通用机械手就其适用范围来说，要比专用性的机械手的范围要多，它可以通过调整程序来适应不同场合，它的精度也足够高，可以达到生产的目标和目的，但是只适合中小批量的自动化生产。二按驱动方式分类1、液压机械手是用液体压缩产生的能量来驱动机构的运动，它最大的特点就是：抓取的重量大，可以持续的输出，但是其对泄露需要进行很精密的处理，如果泄漏的话对工作性能有较大的影响，而且不易在高温或者低温下工作。2、气压驱动的机械手当然就是靠气压的压缩来驱动机械机构运动。它的特点也是很鲜明的：它的动作非常灵敏，介质来源也比较方便，一般空气都可以，通过处理器处理过后就可以使用，由
