机械手毕业论文

《机械手毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械手毕业论文（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 本文由w h j x 0704贡献d o c 文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机 查看。北华航天工业学院毕业论文摘要机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器， 本文介 绍的是 机械手模型基于 PLC 的控制系统设计。 首先，对可编程控制器进行相应的介 绍，选择了 PLC 的型号。然后，通过对机械手 的各功能实现形式和控制方式研究，给出各部分的实现方案并确定了控制系统的器材。 最 后，进行 PLC 控制系统的硬 件结构和软件程序设计。 关键字： 可编程控制器 PLC 机械手 步进电机北华航天工业学院毕业论文ABSTRACTRo b o

2、t s a r e a k i n d o f a u t o m a t i c p o s i t i o n i n g c o n t r o l a n d c a n b e p r o g r a m m e d t o c h a n g e t o t h e m u l t i -f u n c t i o n m a c h i n e a r e i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r , t h e m o d e l o f t h e m a n i p u l a t o r b a s e d o n PLC c o

3、 n t r o l s y s t e m d e s i g n . Fi r s t , t h e p r o g r a m m a b l e c o n t r o l l e r t o i n t r o d u c e , m a k e c o r r e s p o n d i n g c h o i c e m o d e l o ft h e PLC. Th e n , b a s e d o n t h e f u n c t i o n o f t h e m a n i p u l a t o r r e a l i z a t i o n a n d c o

4、 n t r o l m e t h o d s a r e s t u d i e d , a n d t h e s c h e m e o f r e a l i z a t i o n o f t h e c o n t r o l s y s t e m a n d t h e e q u i p m e n t . Fi n a l l y , t h e PLC c o n t r o l s y s t e m , t h e h a r d w a r e s t r u c t u r e a n d s o f t w a r e d e s i g n . Ke y w

5、 o r d s : PLC p r o g r a m m a b l e c o n t r o l l e r Ma n i p u l a t o r St e p p i n g m o t o r北华航天工业学院毕业论文目摘 第1章录要 I 绪论 1ABSTRACT II 1.1 课题背景 1 1.2 机械手的定义与分类 1 1. 3 机械手应用及组成结构 2 1.4 机械手的发展趋势 3 1.5 总体设计要求 3 第2章 PLC 的介绍与选择 5 2.1 PLC 的特点 5 2.2 PLC 的选型 5 2.3 三菱 FX 系列的结构功能 7 第3章 各功能实现形式与控制方式 9

6、3.1 本机械手模型的机能和特性 9 3.2 夹紧机构 9 3.3 躯干 93.4 旋转编码盘 10 第4章 控制系统设计 11 4.1.1 PLC 梯形图中的编程 元件 11 4.1.2 PLC 的 I/O 分配 11 4.1.3 机械手控制系统的外部接线图 12 4.2 控制系统软件设计 13 4.2.1 公用程序 13 4.2.2 自动操作 程序 15 4.2.3 手动单步操作程序 20 4.2.4 回原位程序 23 4.3 P LC 程序的上载和下载 25 4.3.1 PLC 程序的上载 25 4.3.2 PLC 程序的下载 25 第5章 致 设计小结 27 谢 28 4.1 控制系统

7、硬件设计 11参 考 文 献 29北华航天工业学院毕业论文第1章1.1 课题背景绪论随着现代工业技术的发展， 工业自动化技术越来越高， 生产工况也有趋于恶劣 的态势， 这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求， 同时操作工人的工作安全 也受到了相应的 威胁。 工人工作环境和工作内容也要求理想化简单化， 对于一些往 复的工作由机械手远程 控制或自动完成显得非常重要。 这样可以避免一些人不能接 触的物质对人体造成伤害， 如 冶金、化工、医药、航空航天等。 在机械制造业中， 机械手应用较多，发展较快。目前主要应用于机床、模锻压力机的 上下料以及焊接、 喷漆等作业，它可以按照事先制定的作业程序完成规定

8、的操作，有些还 具备有传感反 馈能力，能应付外界的变化。如果机械手发生某些偏离时，会引起零部件甚 至机械本 身的损坏，但若有了传感反馈自动，机械手就可以根据反馈自行调整。应用机 械手，p a g e 1有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化 程度， 从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化 的步伐 。 机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计 算 机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。近些年，随着计算机技术、电子技术 以及 传感技术等在机械手中越来越多的应用，机械手已经成为工业生产中提高劳动生 产率 的

9、重要因素。 借助 PLC 强大的工业处理能力，很容易实现工业生产的自动化。 基于此思路设计的 机械手，在实现各种要求的工序前提下，大大提高了工业过程的质 量，而且大大解放了生 产力，改善了工作环境，减轻了劳动强度，节约了成本，提高 了生产效率，具有十分重要 的意义。 同时，借助组态软件的辅助作用，大大提高了 系统的工作效率。因此，在自动化机 床和综合加工自动生产线上，目前几乎都设有机 械手，以减少人力和更准确地控制生 产的节拍，便于有节奏地进行生产。 工业机械 手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。 工业机械手是工业机 器人的 一个重要分支。 它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业

10、任务， 在构造和性能上兼有人和机器各自的优点， 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。 综上所述 ，有效地应用机械手是发展机械工业的必然趋势。1.2 机械手的定义与分类机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器， 它有多 个自由 度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。 1北华航天工业学院毕业论文机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识。 其一， 它能部分 代替人 工操作；其二，它能按照生产工艺要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成 工件的传送 和装卸；其三，它能操作必要的机具进行

11、焊接和装配。因此，它能大大地 改善工人的劳动 条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的 步伐。因而，受到各 先进工业国家的重视，并投入了大量的物力和财力加以研究和应 用。尤其在高温、高压、 粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛 。 机械手一般分为三类。 第一类是不需要人工操作的通用机械手， 它是一种独立的 不附 属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定工作。 它的特点 是除具备普通机械的物理性能外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。 第二类是需要 人工操作的， 称为操作机。 它起源于原子、 军事工业， 先是通过操 作机来完成特定的作

12、业， 后来发展到用无线电信号操作机械手来进行探测月球、火星 等。第三类是专用机械手，主 要附属于自动机床或自动线上， 用于解决机床上下料 和工件传送。 这种机械手在国外称为 “Me c h a n i c a l Ha n d ” ，它是为主机服务的， 由主机驱动，除少数外，工作程序一般是固定 的，因此是专用的。本项目要求设计的 机械手模型可归为第一类，即通用机械手。1.3 机械手应用及组成结构目前工业机械手主要用于流水线传送、焊接、装配、机床加工、铸造、热处理等 方面， 无论数量、品种和性能方面都能满足工业生产发展的需要。 在国内主要是发 展各方面的机械手，逐步扩大应用范围，以减轻劳动强度，

13、改善作业 条件。 在应用 专用机械手的同时， 相应地发展通用机械手， 专用条件还要研制示教机械手、 组合 机械手等。将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，以及用于不同类型的夹紧机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不 同的 典型部件，即可组成不同用途的机械手，即便于设计制造，又便于改换工作，扩 大了应用 的范围。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以更好地发挥机械手的作 用。 机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统构成。 执行机构包括手部、手臂 和躯干。手部装在手臂前端，可以转动、开闭手指。机械手 手部的构造系统模仿人的 手指，分为无关节、固定关节和自由

14、关节三种。手指的数量又可 以分为二指、三指、 四指等，其中以二指用得最多。可根据夾持对象的形状和大小配备多 种形状和尺寸的 夹头，以适应操作的需要。本设计采用二指的构造。手臂的作用是引导手 指准确地抓 住工件，并运送到所需要的位置上。为了使机械手能够正确地工作，手臂的三 个自由 度都需要精确地定位。总之，机械手的运动离不开直线移动和转动二种，因此它采 用 的执行机构主要是直线液压缸、摆动液压缸、电液脉冲马达、伺服液压马达、交流伺p a g e 2服 电动机、直流伺服电动机和步进电动机等。躯干是安装手臂、动力源和各种执行机 构的机 架。 驱动机构主要有四种：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动

15、。其 中以电气、气 2北华航天工业学院毕业论文动用得最多，占 90以上，液压、机械驱动用得较少。液压驱动主要是通过液 压缸、阀、 油箱等实现传动。气压驱动所采用的元件为气压缸、气马达、气阀等。一 般采用 46 个 大气压，个别达到 810 个大气压。本设计的手爪部分采用气压驱 动。电气驱动时，直线 运动可以采用电动机带动丝杠、螺母机构。通用机械手则考虑 采用步进电动机、直流或交 流的伺服电动机、变速箱等。本设计采用步进电动机驱动 手臂运动，直流电动机驱动手爪 和机械手的底盘旋转运动。机械驱动只适用于动作固 定的场合。 机械手控制的要素包括工作顺序、到达位置、动作时间、运动速度和加减 速度等。机

16、 械手的控制分为点位控制和连续轨迹控制两种，目前以点位控制为主，占90以上。 控制系统可以根据动作的要求， 设计采用数字顺序控制， 它首先要编 制程序加以储存， 然后再根据规定的程序，控制机械手工作。对动作复杂的机械手则 采用数字控制系统、小 型计算机或微处理机控制的系统。 本设计的控制系统采用小 型可编程控制器实现，具有编程简单、修改容易、可靠性高 等。1.4 机械手的发展趋势机械手自二十世纪六十年代初问世以来，经过 40 多年的发展，现在已经成为制 造业 生产自动化中重要的机电设备。目前，机械手技术有了新的发展：出现了仿人型 机械手、 微型机械手和微操作系统（如细小工业管道机械手移动探测系统、微型飞行 器等） 、机械 手化机器、智能机械