机械手及控制系统设计(最新版-修订)

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1、河 北 工 程 大 学河 北 工 程 大 学 课 程 设 计 指 导 说 明 书课 程 设 计 指 导 说 明 书 课程题目: 机械手及控制系统设计 专业: 机械设计制造及其自动化机电方向 班级: 机制 11 班 姓名: 唐 科 学号 110070118 指导老师: 杨玉敏 2 目 录目 录 第一章 绪论第一章 绪论 1.1 题目要求。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。3 1.2 题目概况。

2、 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。3 1.3 气动机械手。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。3 1.4 气动机械手的发展趋势。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。

3、。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。3 1.5 课题的现实意义。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。4 第二章 气动机械手的操作要求及功能第二章 气动机械手的操作要求及功能 2.1 机械手移动动作示意图。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。

4、。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。5 2.2 机械手操作面板图。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。5 2.3 机械手的输入输出信号定义图。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。6 2.4 机械手顺序动作的要求。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。

5、。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。6 第三章 机械部分设计第三章 机械部分设计 3.1 气动搬运机械手的结构。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。8 3.2 机械手的主要部件及运动。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。

6、。 。 。 。 。 。8 3.3 驱动机构的选择。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。9 3.4 机械手的技术参数列表。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。9 3.5 气动回路的设计。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。

7、 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。9 3.6 末端执行器的设计。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。10 3.7 升降手臂的设计。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。

8、 。 。 。 。 。12 3.8 平移手臂的设计。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。14 第四章 机械手控制设计第四章 机械手控制设计 4.1 PLC 的简介。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。16 4.2 PLC 的应用领

9、域。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。16 4.3 PLC 的系统组成。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。16 4.4 PLC 的定义及选择。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。

10、。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。17 4.4.1 机械手传送系统输入点和输出点分配表。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。17 4.4.2 原理接线图。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。18 4.4.3 控制程序流程图。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。

11、 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。19 4.5 机械手控制软件设计。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 21 4.5.1 控制系统程序。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。

12、21 4.5.2 手动单步操作程序。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。21 4.5.3 机械手系统梯形图。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。23 4.5.4 语句表程序设计。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。

13、。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。24 第五章 课程设计总结第五章 课程设计总结 3 第一章 绪论第一章 绪论 机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，它的特点是 可通过编程来完成各种预期的作业任务。在构造和性能上兼有人和机器的 优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中 完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。 1.1 题目要求 题目：机械手及控制系统设计 要求：机械手的各动作由气缸驱动，并由电磁阀控制 1.2 题目概况 机械手在专用机床及自动生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸 零件的重复动作，以实现生产自动

14、化。我国国家标准（GB/T1264390）对 机械手的定义是“具有和人手臂相似的动作功能，可以在空间抓放物体， 或进行其他操作的机械装置” 。 机械手可分为专用机械手和通用机械手两大类。专用机械手：它作为整 机的附属部分，动作简单、工作对象单一、具有固定程序，适用于大批量 的自动生产。如自动生产线上的上料机械手、自动换刀机械手等。通用机 械手：它是一种具有独立控制系统、程序可变、动作灵活多样的机械手。 它适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产，它的工作范围大、定位 精度高、通用性强，广泛应用于柔性自动线。 1.3 气动机械手 气动机械手与其他控制方式的机械手相比，具有价格低廉、结构简单、 功

15、率体积比高、无污染及抗干扰性强等特点。 气动机械手是在已有的机械手基础上发展起来的，二者之间的区别在于 气动机械手发展的起点高，它强调模块化的形式，把专用机械手和通用机 械手结合起来。现代气动机械手的基本结构由感知部分、控制部分、主机 部分和执行部分四个方面组成。人们可以根据应用情况的不同，选择相应 功能和参数的模块。这是一种先进的设计思想，代表着气动机械手今后的 发展方向，也始终贯穿着气动机械手的发展及实用性。因此，气动机械手 可以代替一些功能不理想的工业机械手的地位，在目前的工业自动化线上 有着及其广泛的应用前景。 1.4 气动机械手的发展趋势 4 尽管世界工业经济发展放缓，使得气动机械手

16、的发展受到一定的影响。 然而，作为新兴科学技术的产物，气动机械手的发展必将势不可挡。目前 气动机械手的发展呈现出以下趋势： 1、机构模块化 2、控制智能化 3、感觉功能变强 4、系统应用与集成化 5、可靠性越来越高 6、易操作更灵活 7、向微型化方向发展 1.5 课题的现实意义 机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。年来随着工业自 动化的发展，机械手逐渐成为一门新兴学科，并得到了较快的发展。机械 手广泛地应用于锻压、冲压、装配、机加等各个行业。特别是在超重、高温、 有毒、危险、放射性等恶劣的生产环境中，机械手由于其显著的优点而受 到特别重视。总之，机械手是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人 劳动强度和实现工业自动化的一个重要手段，国内外都十分重视它的应用 与发展。 可编程控制器（PLC）是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制 装置。随着微电子技术、自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展，PLC 在硬件配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长 足的