机械手控制系统设计Word下载.docx

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采取CAD软件完成机械手部分零部件的设计，经由过程查找了大年夜量材料，明白得并完成了步进电机和其驱动器的选型。

经由过程对本机械手操纵流程的分析，确信本机械手采取以PLC为核心的操纵体系。

再对机械手功能的分析，设计出操纵部分梯形图以及操纵法度榜样，并完成PLC的I/O点分派和硬件接线图。

关键词：

机械手，可编程操纵器，步进电机，气动装配

Abstract

Today’srapiddevelopmentofautomationtechnologyisnowinarapidchangeofthetimes.Fromthesemiconductorandconsumerelectronicsproducts,totheautomotiveandaerospacemanufacturingandlightindustryandlogisticsindustry,andsoonawiderangeofindustrialsectorsarefacingincreasinglyintenseglobalcompetitivepressures,theyneedtofurtherreducecostsandshortentheproductioncycle,andTothespeedycompletionoftheupgradingofproducts.Theapplicationofthelatestautomationtechnologyisthesolutiontothisseriesofeffectivemeasures.Withthecontinuousdevelopmentofrobottechnology,industrialrobotproductionintheapplicationofmoreandmoreextensive.Useofindustrialrobotsincreaseddegreeofautomation,reduceproductioncostsitisextremelynecessaryandeffective.Itisagainstthisbackground,thesubjectistryingtodeveloptheuseofrobottechnologybranch----industrialmachineryhandintheproductionprocesstoresolvetheproblemofautomaticallymovingobject.

Basedontheproductionofbasicprofilesofanalysis,clearlythefunctionofthemechanicalhandanddemandactionprocess,amechanicalhandtotheoveralldesignoftheprogramme.CADsoftwareusedtocompletemanipulatorsomepartsofthedesign,throughtofindagreatdealofinformation,understandingandcompletedthesteppermotoranditsdriveoftheselection.ThroughthismechanicalhandcontroloftheprocessofdeterminingthemechanicalhandtoadoptPLCasthecoreofthecontrolsystem.There-analysismanipulatorfunction,tocontrolthedesignoftheladderandcontrolprocedures,andcompletedthePLCI/Ohardware,distributionandaccess.

Keywords：

manipulator，PLC，steppermotor，pneumaticdevice

目次

1绪论

1.1工业机械手的概况

机械人学是一门综合性的新兴学科，它设计机械工程学、电气工程学、微电子工程学、运算机工程学、操纵工程学、信息传感工程学、声学工程学、仿生学以及人工智能学等多门尖端学科。

工业机械手是机械人学的一个分支，它代表了机电一体化的最高成就。

跟着科学技巧的赓续成长，工业机械手已成为柔性制造体系、主动化工厂、运算机集成制造体系的主动化对象。

广泛采取工业机械手，不仅能够进步产品的质量和数量，同时对保证人身安稳，改良劳动情形，减轻劳动强度，进步劳动临盆率，节约原材料消费以及下出世产成本，促进我国制造业的崛起，有着十分重要的意义。

所谓工业机械手确实是一种能按给定的法度榜样或要求主动完成物件（如材料、工件、零件或对象等）传送或操作功课的机械装配，它能部分地代替身的手工劳动。

较高等型式的机械手，还能仿照人的手臂动作，完成较复杂的功课。

因为机械手科学的成长十分灵敏，世界上对机械手还没有一个了了，同一的定义。

国际标准化组织（ISO）对机械手做了如下定义：

机械手是一种能够反复编程和多功能的用来搬运材料、零件、对象的操作机或是为了履行不合义务而具有可改变和可编程的动作的专门体系（Areprogrammableandmultifunctionalmanipulator,devisedforthetransportsofmasteries,parts,toolsorspecializedSystems,withvariedandprogrammedmovements,withtheaimofcarryingoutvariedtasks）。

跟着我国工业机械手技巧的赓续成长，专门多专家也建议建立本身的机械手定义，我国国度标准GB/T12643-90也将工业机械手定义为“一种能主动定位操纵，可反复编程的、多功能的、多自由度的操作机。

它能搬运材料、零件或筹划对象，用于完成各类义务功课”。

1.1.1工业机械手的构成

一个完全的工业机械手平日由履行机构、驱动——传动装配、操纵体系和智能系四部分构成（如图1.1所示）：

图1.1工业机械手的构成

履行机构（也称操作机）是机械手赖以完成义务的实体，平日由杆件构成。

驱动——传动装配包含驱动器和传念头构两个部分，他们平日与履行机构连成一体，驱念头构平日有电机（直流伺服电机、步进电机、交换伺服电机）、液动或气动装配；

传念头构常用的有滚珠丝杠、谐波减速器、链、带以及各类齿轮轮系。

操纵系同一样由运算机和伺服操纵器构成，前者发出指令调和各关节驱动器之间的活动，同时要完成编程和其他情形状况（传感器信息）、工艺要求、外部相干设备（电焊机、喷枪）之间的信息传递和调和工作，后者操纵各个关节驱动器，使各杆件按照必定的速度、加快度和地位要求进交活动。

智能体系是今朝机械手体系中一个不敷完美但成长专门快的子体系，它分为两个部分:

感知体系和分析——决定打算智能体系，前者主假如靠硬件（各类传感器）实现，后者重要靠软件（如专家体系）实现。

1.1.2机械手的分类

机械手从应用范畴、活动坐标情势、驱动方法以及臂力大年夜小四个方面的分类分别为：

1.按机械手的应用范畴分类：

（1）专用机械手：

一样只有固定的法度榜样，而无零丁的操纵体系。

它从属于某种机械或临盆线用以主动传送物件或操作某一对象，例如“毛坯高低料机械手”、“曲拐主动车床机械手”、“油泵凸轮轴主动线机械手”等等。

这种机械手构造较简单，成本较低，有用于动作比较简单的大年夜批量临盆的场合。

（2）通用机械手（也称工业机械人）：

指具有可变法度榜样和零丁驱动的操纵体系，不从属于某种机械，同时能主动完成传送物件或操作某些对象的机械装配。

通用机械手按其定位和操纵方法的不合，可分为简略单纯型和伺服型两种。

简略单纯型只是点——位操纵，故属于法度榜样操纵类型，伺服型可因此点——位操纵，也可因此连续轨迹操纵，一样属于数字操纵类型。

这种机械手因为手指可改换（或可调剂），法度榜样可变，故有用于中、小批临盆。

但因其活动较多，构造较复杂，技巧前提要求较高，故制造成本一样也较高。

2.按机械手臂部的活动坐标型式分类：

（1）直角坐标式机械手臂部能够沿直角坐标轴X、Y、Z三个偏向移动，亦即臂部能够前后伸缩（定为沿X偏向的移动）、阁下移动（定为沿Y偏向的移动）和高低起落（定为沿Z偏向的移动）；

（2）圆柱坐标式机械手手臂能够沿直角坐标轴的X和Z偏向移动，又可绕Z轴迁移转变（定为绕Z轴迁移转变），亦即臂部能够前后伸缩、高低起落和阁下迁移转变；

（3）球坐标式机械手臂部能够沿直角坐标轴X偏向移动，还能够绕Y轴和Z轴迁移转变，亦即手臂能够前后伸缩（沿X偏向移动）、高低摆动（定为绕Y轴摆动）和阁下迁移转变（仍定为绕Z轴迁移转变）；

（4）多关节式机械手这种机械手的臂部可分为小臂和大年夜臂。

其小臂和大年夜臂的连接（肘部）以及大年夜臂和机体的连接（肩部）均为关节（搭钮）式连接，亦即小臂对大年夜臂可绕肘部高低摆动，大年夜臂可绕肩部摆动多角，手臂还能够阁下迁移转变。

3.按机械手的驱动方法分类：

（1）液压驱念头械手，即以压力油进行驱动；

（2）气压驱念头械手，即以紧缩空气进行驱动；

（3）电力驱念头械手，即直截了当用电念头进行驱动；

（4）机械驱念头械手，等于将主机的动力经由过程凸轮、连杆、齿轮、间歇机构等传给机械手的一种驱动方法。

4.按机械手的臂力大年夜小分类：

（1）微型机械手，其臂力小于1kg；

（2）小型机械手，其臂力为1~10kg；

（3）中型机械手，其臂力为10~30kg；

（4）大年夜型机械手，其臂力大年夜于30kg。

1.1.3工业机械手的应用状况

工业机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、高低料和搬运。

工业机械手延长和扩大年夜了人的手足和大年夜脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低平和高热等恶劣情形中的工作;

代替身完成繁重、单调反复劳动，进步劳动临盆率，包管产品德量。

机械手今朝重要应用于制造业中，专门是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。

工业机械手与数控加工中间，主动搬运小车与主动检测体系可构成柔性制造体系和运算机集成制造体系，实现临盆主动化。

跟着临盆的成长，功能和机能的赓续改良和进步，机械的应用范畴日益扩大年夜。

我国工业机械手的研究与开创始于20世纪70年代。

1972年我