word 机电工程学院机电一体化系统设计课程设计设计题目：专 业： 学 号： 姓 名： 指导教师： 毕业论文〔设计〕任务书一、题目：搬运机械手的结构和控制系统设计二、研究容与目标：本设计主要的研究容是1. 用proe绘制搬运机械手三维立体图2. 用proe转配搬运机械手与制作仿真动画并生成仿真视频制作3. 利用PLC实现控制系统设计4. 设计说明书〔1份〕目标： 让搬运机械手能搬运物品，掌握机械手的设计原理和控制过程三、研究方法：通过不断地查找资料，研究工业机械手的作用，并不断分析最后制作出工业上需要的机械手四、主要参考文献：(5篇以上)[1][2][3][4][5] 允文主编.工业机械手设计.机械工业,1996.[6][7][8][9] 明主编.单臂回转机械手设计.制造技术与机床，2004. 64-66[10]目录第一章 绪论22341.4 国外研究现状和趋势51.6 液压系统传动原理7第二章 电机驱动和液压驱动混合式搬运机械手方案设计888913第三章 尺寸设计与校核1818193.3 腰部传动负载作回转运动的设计与校核20第四章 机械手的PLC控制系统设计224.1 PLC的工作原理224.2 可编程序控制器的选择与工作过程234.3 可编程序控制器的使用步骤244.4 机械手可编程序控制器控制方案25第五章 四自由度机械手运动仿真27 运动学仿真过程与定义分析27结 论30致 谢30 / 搬运机械手的结构和控制系统设计[摘要]用于再现人手功能的技术装置称为机械手。
机械手是模仿着人手的局部动作，按给定程序、轨迹和要现自动抓取、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共业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成局部，这种新技术开展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程机械手涉与到力学、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等科学领域，是一门跨学科综合技术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拟简单，专用性较强随着工业技术的开展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用围比拟广的“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本课题要设计一套4自由度电机和液压混合搬运机械手〔主要用来搬运圆柱状的物体如车轮〕主要的设计有以下几个方面：根据装配生产线搬运机械手的特点，确定液压搬运机械手的总体方案，保证机械手在空间有限位置的定位然后根据考虑的总体方案确定机械手的总体结构，可采用模块化的设计，将机械手分为假如干个模块，对各个模块进展设计，最后把这些模块拼装起来组成机械手。
以机械手代替人工来提高工作效力，减轻劳动力提高生产力本课题设计的目的就是采用低本钱、抓取力量大和易于控制的液压来组成液压搬运机械手，最终实现装配生产线上工件的自动搬运第一章 绪论工业机器人是机械技术、电子技术与计算机技术有机结合在一起形成的一种机电一体化的产品，从其诞生起就受到人们的关心与重视经过几十年的开展，目前工业机器人技术已经很成熟工业机器人已从最初在解决劳动密集型工业中单调、重复的体力劳动开展到满足制造业自动化规模生产需要的工作其应用领域不断扩 大，从最初主要应用于汽车工业开展到现在涉与制造业的各个行业目前我国国民经济的快速开展，先进制造业已进入一个新的开展阶段[1]随着经济全球化和我国参加WTO，中国制造业面临着与国际接轨、参与国际竞争的局面如何适应快速变化的国外市场需求，如何以高质量、低本钱、快速反响的手段在市场中取得生存和开展，已是我国企业不容回避的问题，这些问题为工业机器人的应用提供了大的市场需求，促使中国工业机器人的应用市场日趋成熟近几年来，国外著名的工业机器人制造厂商纷纷加大了在我国的投资和应用技术的投入，对我国的国产工业机器人产业的开展带来了严峻的挑战我国政府非常重视机器人技术的开展，从“七五〞科技攻关与实施863 计划开始，就有计划地组织和开展工业机器人事业，经过20多年的研制和应用，目前在工业机器人的一些机种方面，如喷漆机器人、焊接机器人、搬运机器人、装配机器人和特种机器人都有了长足的进步，根本掌握了工业机器人的设计制造技术和机器人应用中单元和生产线的设计、制造技术，有了一支具有一定水平的技术队伍，奠定了我国独立自主开展机器人产业的根底。
但是，我国工业机器人在总体技术上与国外先进水平相比还有很大差距，仅相当于国外九十年代中期的水平目前工业机器人的生产规模仍然不大，多数是单件小批生产，关键配套的单元部件和器件始终处于进口状态，工业机器人的性价比拟低我国整体装备制造水平不高，制约了我国工业机器人产业的形成和实现规模化的开展尽管中国工业机器人的需求在逐年增加，但要能为用户提供高质价廉的工业机器人商品，目前在我国尚有较长的路程首先为了促进中国工业机器人产业的开展，必须在以市场需求为主的前提下，国家在政策上鼓励企业在技术投入和技术改造方面应用国产工业机器人同时转变现有的机制，建立以适应市场经济所需的工业机器人的产业基地其次，在国家的科技开展规划中，应继续对工业机器人的研究开发和应用关键、根底部件的研究和产品化给予支持，形成产品和自动化制造装备同步协调开展的新局面第三，结合我国的国情，加强我国工业机器人应用工程的开发，使之与国民经济的开展密切相结合经过近十年的努力，我国在工业机器人应用工程的开发方面已具有相当的实力，已有一支了解企业的需求，能开发出符合实际使用条件应用工程，本钱低，服务与时，具备与国外公司的竞争能力，因此加强工业机器人应用工程的开发，并围绕应用工程的需要进展工业机器人新产品的开发，使之具有一定的规模化生产能力，这样可以促进我国企业的技术进步和提高竞争力，同时工业机器人的应用也可形成具有一定规模的产业。
如果说20 世纪90 年代机床创新的最大成就是发明并联机床的话，那么当今工业机器人在机床上的应用已成为开展的一大趋向机器人与机床相结合，以往主要是解决工件自动上下料搬运问题，致使机床得以无人化24 小时连续运转如擅长专机制作的意大利AU 公司，他们比拟成熟地将缸体与缸盖生产线中的零件搬运，设计成由机器人完成当然，对工件的抛光打磨、清洗与其它脏、累活也是机器人表现的舞台去年9 月在汉诺威EMO2005 展览会上，工业机器人的应用非常抢眼，而且它应用的领域也在扩大然而在这次CCMT2006 展览会上，值得一机器人应用是当今机床开展的一大趋向提的是1 号馆W 1 - 9 1 6 意大利意沃乐EVOLUT 公司，这个欧洲最大的机器人应用与集成公司，他们的一台DC-5 机器人修边、倒角装置特别引人注目该机器人可以装夹工具对主轴上零件修边去毛刺，甚至机器人可以加装动力源用刀具对零件进展加工，因此它已将机械人传统的搬运、喷漆、焊接工作围扩展到了金属切削与抛光领域工作单元还可以配备各种上料方式：如带视频装置可抓取随机摆放的工件，或以旋转台摆放，或以传送带摆放等等DC-5 工作单元可以处理的最大负荷为120/150kg。
适宜加工的金属材料为铝镁合金、铜、铅、铸铁等可以代替至少四个工人的工作量3 D 编程软件将以往8 小时编程时间缩减为15 分钟，为小批量多品种的工件提供最好的解决方案意沃乐公司除此以外最常涉足的领域还有用于压铸单元、车、铣中心单元、复合机床单元、零件抛光单元上的各种机械人应用等等随着社会的不断开展和进步，势必劳动力的本钱将越来越高，对环保与安全的要求将越来越严，所以工业机器人的应用必将与时俱进而且，由机器人干出的工件，譬如说打磨，其零件的一致性肯定比人工来得好，因此欧洲有些名牌汽车制造商甚至对某些零件的某些工步，规定必须由机器人来操作由此看来，工业机器人在机床上的应用会将越来越广机械手是在机械化、自动化生产过程中开展起来的一种新型装置近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域迅速开展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的开展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，例如：〔1〕机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。
〔2〕在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件〔3〕可在劳动条件差，单调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动〔4〕可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品与有害物的搬运等〔5〕宇宙与海洋的开发〔6〕军事工程与生物医学方面的研究和试验由于以上诸多原因，因此在装配生产线上我们用液压自动搬运机械手来完成目的1)工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的万美元降至97年的6.5万美元2)机械结构向模块化、可重构化开展例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化:由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;国外已有模块化装配机器人产品问市3)工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向开展，便于标准化、网络化;器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构:大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性4)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人如此采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进展环境建模与决策控制多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。
5)虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演开展到用于过程控制如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人6)当代遥控机器人系统的开展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段美国发射到火星上的“索杰纳〞机器人就是这种系统成功应用的最著名实例7)机器人化机械开始兴起从94年美国开发出“虚拟轴机床〞以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域我国的工业机器人从80年代“七五〞科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五〞、“八五〞科技攻关，目前己根本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了局部机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人;其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用，弧焊机器人己应用在汽车制造厂的焊装线上但总的来看，我国的工业机器人技术与其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如:可靠性低于国外产品:机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距;在应用规模上，我国己安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。