《本科机械专业基于PLC机械手设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《本科机械专业基于PLC机械手设计（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、毕业设计（论文）论文题目基于PLC机械手设计姓名学专业机械设计制造及其自动化指导教师2014年 3月 10日摘要工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工 业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造 和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准 确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以 搬运物体以完成在不同环境中的工作。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。随着工业技术的发展，制成了能够 独立的按程序控制实
2、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。关键字工业机械手，电磁阀，可编程控制器(PLC)AbstractIndustrial manipulator is a kind of high-tech automated production equipment, which is developed in recent decades. Industrial manipulator is an important branch of industrial robo
3、ts.Its characteristics is that it can do the expected task by programming , and it has the respective advantage of both man and machine on the structure and performance, particularly in the persons intel 1igence and adaptabi1i ty. The accuracy of the manipulator operation and the ability to work in
4、the environment has a broad space for development in the field of national economy.Manipulator is a kind of multifunctional machine which can be automatically controlled and can be changed by new programming, it has multiple degrees of freedom and can complete the work carry objects in different env
5、ironments.At first, the structure of manipulator is relatively simple, but in has a strong specificity. With the development of industrial technology, Industrial manipulator is produced with the process control to independently achieve repetitive operation, which is called universal manipulator for
6、program controlz/ in wi de scope of a ppi i cation, which is called shortly as general manipulator. Because of general manipulator can quickly change the working procedure with strong adaptability, it was widely quoted by changing in the medium and small batch production of products .Key wordsIndust
7、rial manipulator, Solenoid valve, Programmable Logic Controller (PLC)目录摘要1Abstract2目录3刖吕4第一章机械手简介51.1机械手的发展史51.2机械手的分类51.3功能与构成61. 3. 1执行机构71. 3. 2驱动机构71. 3. 3控制系统81.4课题的提出81.4. 1应用前景81.4.2市场需求81.4.3应用领域9第二章机械手整体设计方案92.1机械手总体设计92.1.1机械手整体结构的类型92.2机械手工作过程10第三章 机械手控制系统设计123.1可编程序控制器简介123. 1. 1PLC的结构12
8、3. 1.2PLC的特点133. 1.3PLC的主要功能143.2控制系统硬件设计143. 2. 1PLC选型143. 2.2地址分配153.3控制系统软件设计163.4 PLC程序的调试213. 4. 1 PLC控制的安装与布线21第四章结论22参考文献23-I-/.1刖S用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。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。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人, 它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安 全，因
9、而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。在现今的生活上，科技日新月益的进展之下，机械人手臂与有人类的手臂最大区别就 在于灵活度与耐力度。也就是机械手的最大优势可以重复的做同一动作在机械正常情况下 永远也不会觉得累！机械手臂的应用也将会越来越广泛，机械手是近几十年发展起来的一 种高科技自动生产设备，作业的准确性和环境中完成作业的能力。工业机械手是机器人的 一个重要分支。机械手按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式。特点是可以通过编程来 完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。机械手涉及到力学、 机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术
10、等科学领域，是一门跨学 科综合技术第一章机械手简介1.1机械手的发展史它是在早期出现的古代机器人基础上发展起来的，机械手研究始于20世纪中期，随着 计算机和自动化技术的发展，特别是1946年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得 了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。同时，大批量生产的迫切需求推 动了自动化技术的进展，又为机器人的开发奠定了基础。另一方面，核能技术的研究要求 某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下，美国于1947年开发了遥控机械 手，1948年又开发了机械式的主从机械手。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
11、结构是；机体上安装一个回转臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形 的。随着计算机和自动控制技术的迅速发展，农业机械将进入高度自动化和智能化时期， 机械手机器人的应用可以提高劳动生产率和产品质量,改善劳动条件，解决劳动力不足等 问题。1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运。该 机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动，控制系统也是示 教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是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-Vic-arm型工业机械
12、手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误 差可小于1毫米。美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如Unimate公司建立了 8年机械手试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间（注：故障前平均时间 是指一台设备可靠性的一种量度。它给出在第一次故障前的平均运行时间），由400小时 提高到1500小时,精度可提高到0.1毫米。德国机器制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上 下料等作业。德国KuKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。瑞士 RETAB公司生产一种涂漆机械手，采用示教方法编制程序。随着工业机器手（机械人）研
13、究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃， 欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。1.2机械手的分类机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用 范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨 迹控制机械手等。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传 递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直 接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造 工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。1. 3功能与构成
14、机械手是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材 料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成 各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。 运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度O为了抓取空间中 任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多, 机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有23个自由度。 控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反 馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心
15、通常是由单片机或dsp等微控制芯片构 成，通过对其编程实现所要功能。机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组：控制系统W胆动系统J 执行机构J 被抓取工件，位置检测装置 , 1. 4. 11.3. 1执行机构机械手的执行机构分为手部、手臂、躯干；1、手部手部安装在手臂的前端。手臂的内孔中装有传动轴，可把运用传给手腕，以转动、伸 曲手腕、开闭手指。机械手手部的构造系模仿人的手指，分为无关节、固定关节和自由关节3种。手指的数 量乂可分为二指、三指、四指等，其中以二指用的最多。可根据夹持对象的形状和大小配 备多种形状和大小的夹头以适应操作的需要。所谓没有手指的手部，-般都是指真空吸盘 或磁性吸盘。2、手臂手臂的作用是引导手指准确地抓住工件，并运送到所需的位置上。为了使机械手能够 正确地工作，手臂的3个自由度都要精确地定位。手臂执行如下的几种功能：手臂在进行伸缩或升降运动时，为了防止绕其轴线的转动，都需要有导向装置，以保证手指按正确方向运动。此外，导向装置还能承担手臂所受的弯曲力矩和扭转力 矩以及手臂回转运动时在启动、制动瞬间产生的惯性力矩，使运动部件 受力状态简单。常用导向装置结构形式有:单圆柱、双圆柱、四圆柱和V形槽、燕尾槽等导向型式。3、躯干躯干是安
