工业机器人毕业论文.doc
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摘要
能模仿人手和臂的某些动作功能，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。
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，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
机械手是工业生产中常用的机械设备，是现代企业不可缺少的运输工具。
PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位非常重要。
PLC具有通用性强，使用方便，适应面广，可靠性高，抗干扰能力强，编程简单等特点。
它的使用大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。
在工业生产流水线中，利用气动机械手可以准确、快速地进行物品搬运，生产的自动化程度得到提高。
而气动技术与PLC技术相结合，则可以更为方便的实现机电一体化控制。
关键词:
气动;PLC;机械手
目录
摘要 2
第一章工业机械手概述 3
一．动作迅速，反应灵敏 3
二．能源可储存 4
三．工作环境适应性好 4
四．成本低廉 4
五.介质提取和处理方便 4
第二章机械手工作过程简述 5
第三章气动部分工作过程 6
第四章机械手的PLC控制系统设计 7
一.ＰＬＣ控制部分 7
二.PLC输入/输出地址分配和PLC选型 7
三．电气控制图 8
四.自动工作方式下机械手的PLC程序设计流程图 9
五．梯形设计图 10
六．机械手PLC编程图 11
七.总结 12
结束语 13
致谢 14
参考文献 15
附录 16
第一章工业机械手概述
工业机器人由作机（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生产设备。
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。
机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。
机械手是工业自动控制领域中经常用到的一种能够自动抓取、操作的装置。
多用于自动生产线、自动机的上下料、数控设备的自动换刀装置中。
机械手一般由执行系统、驱动系统、控制系统和人工智能系统组成,主要完成移动、转动、抓取等动作。
由于气动技术是以压缩空气为介质,以气源为动力的能源传递技术,其工作可靠性高、使用寿命长、对环境没有污染,所以在机械手的驱动系统中常采用气动技术。
控制系统是机械手的指挥系统,它通过控制驱动系统,让执行器按照规定的要求进行工作,并检测其正确与否。
可编程控制器（PLC）是以微处理器为核心，集计算机技术、自动化控制技术于一体的一种新型工业控制系统。
PLC一般采取易于理解和掌握的梯形图语言及面向工业控制的简单指令,形象直观，特别适合现场操作人员使用。
与传统的继电接触器控制线路相比，PLC控制系统具有结构简单，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，设计、安装简单,易于操作、维修与维护等特点，现已广泛用于工业控制系统中。
机械手控制系统越来越多的由可编程控制器（即PLC）来实现，用它控制机械手来完成各种规定的工序动作,可以简化控制线路,节省成本,提高劳动生产率。
本文以机械手设计为例,介绍气动与PLC技术相结合,实现机电一体化控制的过程。
气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。
其主要特点是:
介质李源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。
但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下的正方体，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。
气动技术有以下优点:
一．动作迅速，反应灵敏
气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的压力和速度。
气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。
二．能源可储存
压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。
三．工作环境适应性好
在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及控制性能。
四．成本低廉
由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。
传统观点认为:
由于气体具有可压缩性，因此，在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难（尤其在高速情况下，似乎更难想象）。
此外气源工作压力较低，抓举力较小。
虽然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受，而且对于不太复杂的机械手，用气动元件组成的控制系统己被接受，但由于气动机器人这一体系己经取得的一系列重要进展过去介绍得不够，因此在工业自动化领域里，对气动机械手、气动机器人的实用性和前景存在不少疑虑。
五.介质提取和处理方便
气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，一般不需设置回收管道和容器:
介质清洁，管道不易堵存在介质变质及补充的问题。
第二章机械手工作过程简述
机械手在连续工作方式下，机械手按下述顺序周而复位地搬物如图2-1所示
一.原位状态下（机械手在左、上限位置），按启动按钮，机械手开始下降。
二.下降到下限位行程开关动作，下降结束，机械手开始夹紧。
三.机械手夹紧工件，直到计时器时间到，上升运动开始。
四.上升到上限行程开关受压动作，上升运动结束，机械手开始右移。
五.右移到右限行程开关受压动作，右移运动结束，等待工件检测信号。
六.待无工件信号到来，机械手开始下降。
七.下降到下限行程开关受压动作，下降运动结束，机械手开始放松。
八.机械手放松工件，直到计时器时间到，上升运动开始。
九.上升到上限行程开关受压动作，上升运动结束，机械手开始左移。
左移到左限行程开关受压动作，左限运动结束，机械手回到原始状态，一个工作循环完毕。
图2-1机械手第三章气动部分工作过程
机械手共包含8个动作过程,分别为:
机构下降→夹具夹紧→机构上升→机构前进→机构下降→夹具松开→机构上升→机构后退至原位。
机械手的主要动作归纳为机构的升降、夹具的夹紧与松开、机构的平移,这3个动作分别由3个气缸来完成;上升/下降和左移/右移的执行用双线圈三位四通电磁阀推动气缸完成。
当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。
另外，夹紧/放松由单线圈两位三通电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。
其气动系统见图2-2。
图2-2气动系统
第四章机械手的PLC控制系统设计
一.ＰＬＣ控制部分
由图2-2可知,机械手的前进、后退和上升、下降分别由电磁阀YA1、YA2、YA3、YA4控制,机械手的夹紧和松开由电磁阀YA5控制，电磁阀动作顺序见表1。
当工件已搬到工作台Ｂ返回时,为安全起见,用光电开关SQ7发出有无工件信号。
表1电磁阀动作顺序
工位号
工作名称
电磁阀
YA1
YA2
YA3
YA4
YA5
0
原位
—
—
—
—
+
1
机构下降
—
—
—
+
+
2
夹具夹紧
—
—
—
—
—
3
机构上升
—
—
+
—
—
4
机构前进
+
—
—
—
—
5
机构下降
—
—
—
+
—
6
夹具松开
—
—
—
—
+
7
机构上升
—
—
+
—
+
8
机构后退
—
+
—
—
+
二.PLC输入/输出地址分配和PLC选型
由系统的输入输出选择可知，输入信号全部为开关量以“三菱”FX2N-48MR型可编程控制器为例，其输入点为24点，输出点为24点，继电器输出方式，电源为AC100～240V，50/60HZ，可直接采用原控制电源AC24V，满足要求。
其I/O端子分配见表2。
表2PLC输入/输出地址分配
操作数
符号标志
注释
操作数
符号标志
注释
X0
SB0
启动/正常停止按钮
X13
SQ4
限位开关4
X1
SB1
急停按钮
X14
SQ5
限位开关5
X2
SB2
上升按钮
X15
SQ6
限位开关6
X3
SB3
下降按钮
X16
SQ7
光电开关
（1）
X4
SB4
前进按钮
Y1
YA1
电磁阀1
X5
SB5
后退按钮
Y2
YA2
电磁阀2
X6
SB6
松开/放松按钮
Y3
YA3
电磁阀3
X7
SB7
热继电器
Y4
YA4
电磁阀4
X10
SQ1
限位开关1
Y5
YA5
电磁阀5
X11
SQ2
限位开关2
Y6
KM
继电器线圈
X12
SQ3
限位开关3
三．电气控制图
四.自动工作方式下机械手的PLC程序设计流程图
启动脉冲
后退
上升
放松
下降
前进
上升
夹紧
下降
自动方式
原位
SP2
限位开关SQ4
SB1启动按钮
限位开关SQ1
限位开关SQ5
T38放松结束
限位开关SQ6
限位开关SQ2
限位开关SQ3
T37夹紧结束
图4PLC程序设计流程图
五．梯形设计图
六．机械手PLC编程图
七.总结
该机械手的设计充分发挥了气动技术和PLC技术的优势,较好地实现了机械手的规定动作。
随着科技的迅猛发展,机械手的应用范围不断扩大,其技术性能也在不断提高。
气动技术和PLC技术相结合,将能进一步提高机械手的运动速度、可靠性和稳定性。
结论
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而且要学会与人合作，这样做起事情来就可以事倍功半。
总之，此次毕业论文范文的写作过程，我收获了很多，即为大学三年划上了一个完美的句号，也为将来的人生之路做好了一个很好的铺垫。
致谢
毕业论文得以完成，要感谢的人实在太多了。
首先要感谢李水友老师，因为毕业论文是在老师的悉心指导下完成的。
老师指引我的毕业论文写作的方向和架构，并对本毕业论文初稿进行逐字批阅，指正出其中误谬之处，使我有了思考的方向。
老师要指导很多同学的毕业论文，加上本来就有的教学任务，工作量之大可想而知，但在一次次的回稿中，精确到每一个字的的批改给了我深刻的印象，使我在毕业论文之外明白了做学问所应有的态度。
在此，我表示崇高的敬意和衷心的感谢！
谢谢邹建生在我撰写毕业论文的过程中给与我的极大地帮助。
另外，要感谢在大学期间所有传授我知识的老师，是你们的悉心教导使我有了良好的专业课知识，这也是毕业论文得以完成的基础。
参考文献
1郭拍林,胡正义等.气动取模机械手夹具的PLC控制.湖北工业大学学报,1993
2张州,张广义等.基于PLC控制的气动机械手系统.机电产品与开发,1996
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