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1、2008届机械设计制造专业创新设计机械创新设计2010-2011第2学期姓 名： 班 级： 指导教师： 成 绩： 日期：2011 年 7 月前 言工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家
2、工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低
3、温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。目 录摘 要5第一章 机械手概况71.1机械手的组成和分类7第二章 机械手的设计
4、方案132.1机械手的座标型式与自由度142.2 机械手的手部结构方案设计152.3 机械手的手腕结构方案设计152.4 机械手的手臂结构方案设计152.5 机械手的驱动方案设计162.6 机械手的控制方案设计162.7机械手的主要参数162.8机械手的技术参数列表17第三章 手部结构设计1931手部设计19第四章 手腕结构设计284.1手腕的自由度284.2 手腕的驱动力矩的计算29第五章 手臂结构设计335.1手臂伸缩与手腕回转部分345.2手臂升降和回转部分375.3手臂伸缩气缸的设计385.4手臂伸缩、升降用液压缓冲器425.5手臂回转用液压缓冲器43第六章 气动系统设计446.1气压
5、传动系统工作原理图44第七章 机械手的PLC控制设计467.1 可编程序控制器的选择及工作过程467.2可编程序控制器的使用步骤487.3机械手可编程序控制器控制方案49结 论51摘 要本文简要地介绍了工业机器人的概念，机械手的组成和分类，机械手的自由度和座标型式，气动技术的特点，PLC控制的特点及国内外的发展状况。本文对机械手进行了总体方案设计，确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，分别设计了机械手的夹持式手部结构以及吸附式手部结构;设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩;设计了机械手的手臂结构，设计了手臂伸缩、升降用液压缓冲器和
6、手臂回转用液压缓冲器。设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图。利用可编 程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图和梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。关键词：工业机器人，机械手，气动，可编程序控制器(PLC)ABSTRACTThis article briefly introduces the concept of industrial robots, robot formation and classification of degrees of freedom and the c
7、oordinates of the manipulator model, thecharacteristics of pneumatic technology, PLC control features and state of development at home and abroad. In this paper, the overall mechanical design in hand, to determine the coordinates of the manipulator types and degrees of freedom to determine the techn
8、ical parameters of the manipulator. At the same time, were designed manipulator gripper-type hand structure and the adsorption of hand structure; designed manipulator wrist structure, calculated the wrist rotation required driving torque and the rotary cylinder driving torque; designed a manipulator
9、 arm structure, designed telescopic arm, lifting the hydraulic shock absorber and the rotary hydraulic shock absorber arm. Designed pneumatic manipulator system, rendering the work of the mechanical hand pressure system schematic. Programmable logic controller to control the manipulator, select the
10、appropriate PLC type, according to the workflow manipulator developed PLC control program, draw a timing diagram manipulator and ladder work, and prepared to programmed controller control program.KEY WORDS: industrial robot, robot, pneumatic, programmable logic controller (PLC)机械手的组成和分类机械手的组成执行机构手腕手臂立柱行走机构机座驱动系统控制系统位置检测装置机械手的分类液压传动机械手气压传动机械手机械传动机械手电力传动机械手点位控制连续轨迹控制机械手的设计方案机械手的座标型式与自由度机械手的手部结构方案设计机械手的手腕结构方案设计机械手的手臂结构方案设计机械手的驱动方案设计机械手的控制方案设计机械手的主要参数机械手的技术参数列表手部结构设计手指的形状和分类设计时考虑的几个问题手部夹紧气缸的设计手部驱动力计算气缸的直径
