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1、毕毕 业业 设设 计计项目说明书项目说明书设计题目：设计题目： 搬运机械手的 PLC 控制技术设计 专专 业：业： 机电一体化技术 班班 级：级： 机 电 学学 号：号： 设设 计计 者：者： 指导教师：指导教师： 完成时间：完成时间： 年 月 日 湘潭医卫职业技术学院医用电气学院目目 录录中文摘要，中文关键词中文摘要，中文关键词1英文摘要，英文关键词英文摘要，英文关键词2前前 言言3第一章第一章 搬运机械手课题研究基本知识搬运机械手课题研究基本知识51.1 课题研究背景51.2 课题研究目的与内容51.3 课题研究意义5第二章第二章 搬运机械手简介搬运机械手简介72.1 搬运机械手的发展史7
2、2.2 机械手的结构82.3 机械手的工作原理82.4 搬运机械手的控制功能演变9第第 3 3 章章 搬运机械手的总体方案设搬运机械手的总体方案设计计123.1 搬运案例分析123.1.1 搬运电饭煲机械手案例析12 3.1.2 机械手搬运电饭煲方案证133.2 搬运机械手机械部件构造设计143.2.1 机械手的手部结构方案设计143.2.2 机械手控制抓取力度的设计153.2.3 机械手防止出现刮痕的设计173.2.4 机械手的技术参数列表173.3 搬运机械手的驱动方案设计183.4 搬运机械手电控系统设计193.4.1 电控系统方案分析193.4.2 电控系统元器件选择203.4.3 电
3、控系统电气主回路设计21第第 4 4 章章 搬运机械手的搬运机械手的 PLCPLC 系统的设计系统的设计234.1 搬运机械手控制回路方案选择与论证234.2 PLC 的基本知识254.3 搬运机械手 PLC 程序控制设计274.3.1 PLC 的选择274.3.2 控制过程优化284.3.3 PLC 外围电路设计304.3.4 PLC 软件程序设计344.3.5 PLC 软件程序仿真演示374.4 电气控制系统安全措施与保护39第五章第五章 搬运机械手搬运机械手 PLCPLC 控制系统的装调与维保控制系统的装调与维保425.1 搬运机械手系统的安装与调试425.2 搬运机械手系统的维护与保养
4、44结束语结束语47参考文献参考文献48致致 谢谢49附附 录录501搬运机械手的 PLC 控制技术设计摘 要机械手能模仿某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重、单调、重复劳动以实现生产的机械化和自动化，因而得到广泛应用。本设计中的机械手采用上下升降加平面转动式结构，机械手的动作由气动缸驱动，机械手采用 PLC 控制，具有可靠性高、改变程序灵活等优点，无论是进行时间控制还是行程控制或混合控制，都可通过设定PLC 程序来实现。可以根据机械手的动作顺序修改程序，使机械手的通用性更强。通过 六维力、触力传感器的互相协了来解决了搬运机械手，搬运过程中抓取物
5、体时爪部力度过大过小问题。【关键词】:搬运机械手，PLC，六维力、触力传感器，气动2Design of PLC control technology for handling manipulatorAbstractAbstract：The mechanical hand can imitate the action of certain functions for automatic operation device fixed program grab, moving objects or operating tool. It can replace the heavy, monotonou
6、s and repetitive work to realize the mechanization and automation of the production, so it is widely used.The design of manipulator by lifting and plane rotational structure, mechanical hand movements by the gas dynamic cylinder driving, manipulator controlled by PLC, with high reliability, advantag
7、e of the flexibility of program changes, whether it is for time control or stroke control and hybrid control, by setting the PLC program to realize. You can modify the program according to the movement of the manipulator in order to make more universal manipulator. Through the pressure, the contact
8、sensor coordinated the to solve the manipulator, handling in the process of grasping the object the pawl efforts had greater than a small problem.【key【key wordword】：Handling manipulator, PLC, pressure, touch sensor, pneumatic3前前 言言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，它对稳定与提高产品质量，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
9、用。通过大量的国内外期刊杂志，论述了机械手的发展历程、组成和分类，同时对国内外机械手的研究现状和发展趋势做了一定的了解。还对机械手的常见驱动方式做了一番分析，并预测了它的发展趋势。机械手首先是从美国开始研制的。1958 年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。1962 年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为 Unimate（即万能自动）。运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同
10、年，美国机械制造公司也实验成功一种叫 Vewrsatran机械手。该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。这两种出现在六十年代初的机械手，是后来国外工业机械手发展的基础。1978 年美国Unimate 公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制一种 Unimate-Vicarm 型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差小于1 毫米。联邦德国KnKa 公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。目前，机械手大部分还属于第一代，主要依靠人工进行控制；改进的方向主要是降低成本和提高精度。第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算控制系统，具有
11、视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。第三代机械手则能独立完成工作中过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐步发展成为柔性制造系统 FMS 和柔性制造单元FMC 中的重要一环节。 目前世界高端工业机械手均有高精化，高速化，多轴化，轻量化的发展趋势。定位精度可以满足微米及亚微米级要求，运行速度可以达到 3M/S，量产产品达到 6 轴，负载 2KG 的产品系统总重已突破 100KG。更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。同时，随着机械手4的小型化和微型化，其应用领域将会
12、突破传统的机械领域，而向着电子信息、生物技术、生命科学及航空航天等高端行业发展。 5第第 1 1 章章 搬运机械手课题研究基本知识搬运机械手课题研究基本知识1.11.1 课题研究背景课题研究背景目前，生产成品包装电饭煲的流水线工厂中都是人工搬运成品电饭煲进行包装，包装过程劳动强度大、生产效率低、在搬运过程中可能造成电饭煲外壳的损伤。电饭煲作为一个生活必须用品，需求量很大，所以对生产量要求也大，工人搬运过程中繁重、单调、重复的作业会出现不确定因素，导致产品电饭煲产生质量问题和影响产品的美观，如果破损，将会直接报废，不仅占有固定资金，还占用生产力，生产空间。结合实际中还可能出现的一些其它问题设计出一款搬运机械手，在线上能替代人力，解决人力搬运导致产品破损的问题，避免货物损伤又节约了人力，又实现了现代工厂自动化生产发展的需要。用机械手来代替工人的操作，还大大的提高了工人的安全度和工作效率。1.21.2 课题研究目的与内容课题研究目的与内容本文通过对电饭煲的外形和材料的研究，确定了搬运机械手的系统结构，完成了机械手的整体设计，利用可编程控制器 PLC 实现对机械手系统的控制。该搬运机械手系统实现了工业生产过程中的某种自动化设备，可以帮助工人搬运电饭煲移送。由气动传动，并配有控制系统、传感器、步进单机、操作按键、电磁阀、减压阀等，构成典型的机电一体化系统。在设计时，我们首先要了解工业
