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1、 毕毕 业业 设设 计计题目 包装气动机械手的设计 设计任务书设计题目：设计题目：包装气动机械手的设计设计要求设计要求：1了解机械手的发展历史和分类2制定设计方案3：气动机械手的分析及确定加工内容4：机械手的 plc 控制设计5：选定加工设备6：制定零件的加工工艺路线7：线路的总体设计8：完成加工操作设计进度要求：设计进度要求：第一周 搜集资料和前期准备工作第二周 零件的工艺分析第三周 零件的尺寸计算第四周 整个零件工艺尺寸的计算部分第五周 校核、修改、成文和定稿第六周 电子稿的输入和排版第七周 毕业答辩 指导教师（签名）：指导教师（签名）： 摘 要伴随着机电一体化在各个领域的应用，机械设备的
2、自动控制成分显得越来越重要，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危机生命。因此机械手就在这样诞生了,机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。气动机械手由操作机(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
3、技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。其中的工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，它的发展是由于其积极作用正日益为人们所认识：它能部分地代替人工操作；能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；能制作必要的机具进行焊接和装配从而大大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。本设计采用三菱 Q 系列 PLC 作为控制机对工业机械手进行控制及监控。关键词：可编程控制器 PLC，机械手， 气动目 录摘 要.II目 录.III1 绪论.11.1 气动机械手概述 .11.2 机械手的组成和分类 .21.2.1 机械手的组
4、成.21.2.2 机械手的分类.41.3 国内外发展状况 .51.4 课题的提出及主要任务 .71.4.1 课题的提出.71.4.2 课题的主要任务.82 机械手的设计方案.102.1 机械手的坐标型式与自由度 .102.2 机械手的手部结构方案设计 .112.3 机械手的手腕结构方案设计 .112.4 机械手的手臂结构方案设计 .112.5 机械手的驱动方案设计 .122.6 机械手的控制方案设计 .122.7 机械手的主要参数 .122.8 机械手的技术参数列表 .122.9 前法兰式气缸的简介 .143 手臂伸缩、回转气缸的尺寸设计与校核.153.1 手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 .15
5、3.1.2 平衡装置 .173.2 手腕回转气缸的尺寸设计与校核 .173.2.1 尺寸设计 .173.2.2 尺寸校核 .174 气动系统设计.1941 气压传动系统工作原理图 .195 机械手的 PLC 控制设计.225.1 可编程序控器的简介 .225.2 PLC 的结构，种类和分类.235.3 FX2N系列三菱 PLC 特点： .255.4 接近开关传感器 .255.5 I/O 接口简介.265.6 行程开关的介绍 .275.6.1 行程开关的概念 .275.6.2 行程开关的作用及原理 .275.7 电路的总体设计 .285.7.2 系统输入/输出分布表 .295.73 机械手的程序
6、设计.295.7.4 步进电机的运行控制 .305.7.5 各模块的程序设计 .316 结论.40致 谢.41参考文献.421 绪论1.11.1 气动机械手概述气动机械手概述气动机械手由操作机(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
7、器人应用情况，是一个国家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
8、生产;尤其在高温、高压、低温、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。1.21.2 机械手的组成和分类机械手的组成和分类1
9、.2.11.2.1 机械手的组成机械手的组成机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。各系统相互之间的关系如方框图 1-1 所示。图1-1机械手组成方框图执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。手部即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。手指结构取决
