四轴机械手毕业设计Word文档下载推荐.docx

1、当末端安装喷枪时可以进行喷涂作业；当末端安装手钳时，可以给压铸机或成型机进行上下料作业或者用来装配机械零部件。目前我国已经建成的自动生产线有很多，如沈阳水泵厂的环类深井泵轴承体加工自动线、上海动力机厂的箱体类气缸盖加工自动线、大连电机厂的轴类4尤其是在高温、高压、重载、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的危险环境中应用更为普遍2。 1.2 机械手的研究现状 1.2.1 机械手国外研究现状 机械手主要分为两类：工业机械手以及其它特种机械手。现代工业机械手起源于20世纪50年代，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更、具有多自由度动作功能的柔性自动化产品。自1962年美国推出世界上第一台un

2、imate型和versatra型工业机械手以来，机械手在工业发达国家迅速发展。根据国际工业机械手联合会（ifr）的数据显示2000年全世界工业机械手的总数已经达到82万台。其中日本拥有42万台，占全世界机械手总数的50%左右。除日本外，世界上还有许多工业发达国家，如美国、前苏联和西欧一些国家的机械手产业发展也很快。例如，在美国，1970-1980年间的机械手台数增加20倍以上。在亚洲，韩国的机械手产业发展也很迅速，现排名世界前列；而日本、韩国和新加坡的机械手密度居世界第1-3位，包揽了前三名。西欧的意大利、法国、英国和东欧的匈牙利、波兰等，机械手制造业及应用机械手的情况都有很大发展。其它特种机

3、械手是国外近年来才迅速发展起来的，是机械手技术的一个重要发展方向，主要研究方向有：空间机械手，医用机械手，水下机械手，建筑机械手和军用排爆机械手等等。其中，排爆机械手是近期的热点，是为了排除恐怖分子放置的爆炸物等危险品。较早研制出了排爆机械手的是英国的“手推车”和“超级手推车”。其他国家也纷纷步入后尘，德国、美国、法国等国家都推出了实际应用型的机械手3。 1.2.2 我国机械手发展状况 机械手作为现代制造业主要的自动化设备, 已经广泛应用于汽车、工程机械、电子信息、家电等各个行业,进行焊接、装配、搬运、加工等复杂作业。我国机械手起步于20世纪70年代初期，大致可分为3个阶段：70年代的萌芽期，

4、80年代的开发期，90年代以后的实用化期。我国从1972年开始研制工业机械手，数十家研究单位和院校分别开发了固定程序、组合式、液压伺服型通用机械手，并开始了机构学、计算机控制和应用技术的研究。80年代，机器人技术的发展得到了政府的重视和支持，机械手步入了跨越式发展时期。1986年，我国开展了“七五”机械手攻关计划，1987年，我国得“863”高技术计划将机械手方面的研究开发列入其中，进行了工业机械手基础技术以及应用工程的研究。20世纪90年代，由于市场竞争加剧，一些企业认识到必须要用机械手等自动化设备来改造传统产业，从而进一步走向产业化。现在，我国从事机械手研发的单位有200多家，专业从事机械

5、手产业开发的企业有50家以上。沈阳新松机械手自动化股份有限公司、哈尔滨博实自动化设备有限责任公司、一汽集团涂装技术开发中心、北京机械工业自动化所、上海机电一体工程有限公司、四川绵阳四维焊接自动化设备有限公司等确立为智能机械手主题产业化基地。大连组合机床所、上海富安工厂自动化公司、东风汽车公司、昆明船舶公司、哈尔滨焊接研究所、安川北科公司等单位，也都凭借自己开发生产的特色机械手或应用工程项目活跃在当今国内工业机械手市场上。此外，一些科研院所和大学也均在进行机械手技术及应用项目方面的研发工作4。 经过30多年的发展，我国机械手在实践中迈进了一大步，先后研制出了点焊、弧焊、装配喷涂切割搬运包装等各种

6、用途的机械手，并实施了一批机械手应用工程，形成了一批机械手产业化基地，为我国机械手产业的腾飞奠定了基础。 另外，我国在排爆机械手的研究中也正处在发展阶段，上海交大研制的super-d型排爆机械手，采用六自由度的机械臂，行走机构采用四轮行走驱动。我国的机械手研究开发与应用已经取得了一定的成绩，但是总的来看，我国的机械手技术及其工程应用的水平和国外的相比还有一定的距离，无论从机械手的数量上还是技术上，我们都有一定的差距。进入新世纪以后，国际竞争日益激烈，对机械手的需求越来越大，我国的机械手产业将面临新的发展机遇和来自国外的挑战，因此我们需要自主发展机械手高新技术，解决产业化前期的关键技术，积极有效

7、地推进我国的机械手产业化的进程。 1.3 设计的内容 本课题以机械手为研究背景，根据机械手的功能需求，设计一个小型的四轴简易机械手，使其实现两个直线运动，两个旋转运动。为实现这一目的，进行的研究如下： 多自由度机械手的结构设计, 机械传动设计。 1.3.1 多自由度机械手的结构设计 按照设计的要求，机械结构由手部、腕部、臂和基座组成。机械手按结构形式可分为关节型机械手和非关节型机械手。关节型结构的机械手在相同体积条件下比非关节型结构机械手具有大得多的相对空间（即手腕端部可抵达的最大空间体积与机械手本体外壳体积之比）和绝对空间（即手腕端部可抵达的最大空间体积）。关节型结构的机械手也符合人类和动物

8、都具有关节型躯体特点的自然选择规律，这种特点使得关节机械手的臂杆系统具有一定的人手臂功能。因而关节型机械手具有先天性结构优势得到重点研究5。 在结构设计时拟采用应用最广泛的结构形式关节型机械手，做到结构紧凑，所占空间小，相对的工作空间大，以便使多自由度机械手更具有开放性、通用性和代表性的特点。设计应满足的要求： （1）手臂的结构和尺寸应满足机器人完成作业任务提出的工作空间要求。工作空间形状和大小与手臂的长度、手臂关节的转角范围密切相关。 （2）根据手臂所受载荷和结构的特点，合理选择手臂截面形状和高强度轻质材料。 （3）量减小手臂重量和相对其关节转轴的转动惯量和偏重力矩，以减小驱动装置的负荷，减

9、少运转的动载荷与冲击，提高手臂的响应速度。 （4）减小机械间隙引起的运动误差，提高运动的精确性和运动刚度。 1.3.2 机械传动设计 （1）x坐标（水平方向）移动范围：400，竖直方向（z轴）为：500，c轴360度旋转； （2）x、z坐标定位精度均为0.1； （3）最大快移速度为10米/分。 2机械手结构的设计 2.1机械手基本形式的选择 机械手按结构形式可分为关节型机械手和非关节型机械手。关节型结构的机械手也符合人类和动物都具有关节型躯体特点的自然选择规律，这种特点使得关节机械手的臂杆系统具有一定的人手臂功能。 为了保证机械手具有开放性、通用性和代表性的特点，在本课题机械手的结构设计时间，

10、其结构设计为关节型机械手，能实现简单的抓取搬运动作。 机械手示意图2-1【篇二：基于plc的机械手控制设计（毕业设计）】 基于plc的机械手控制设计 关键词：机械手 伺服电机 plc 步进电机 随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，使机械手技术快速发展，其中气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组件价格低廉、维修方便和系统安全可靠等特点，已渗透到工业领域的各个部门，在工业发展中占有重要地位。本文讲述的气动机械手有气控机械手、xy轴丝杠组、转盘机构、旋转基座等机械部分组成。主要作用

11、是完成机械部件的搬运工作，能放置在各种不同的生产线或物流流水线中，使零件搬运、货物运输更快捷、便利。 一 四轴联动简易机械手的结构及动作过程 机械手结构如下图1所示，有气控机械手（1）、xy轴丝杠组（2）、转盘机构 （3）、旋转基座（4）等组成。 其工作过程为：当货物到达时，机械手系统开始动作；步进电机控制开始向下运动，同时另一路步进电机控制横轴开始向前运动；伺服电机驱动机械手旋转到达正好抓取货物的方位处，然后充气，机械手夹住货物。 步进电机驱动纵轴上升，另一个步进电机驱动横轴开始向前走；转盘直流电机转动使机械手整体运动，转到货物接收处；步进电机再次驱动纵轴下降，到达指定位置后，气阀放气，机械

12、手松开货物；系统回位准备下一次动作。 二 控制器件选型 为达到精确控制的目的，根据市场情况，对各种关键器件选型如下： 1. 步进电机及其驱动器 机械手纵轴（y轴）和横轴（x轴）选用的是北京四通电机技术有限公司的式可选，输入信号光电隔离，标准单脉冲接口，有脱机保持功能，半密闭式机壳可适应更恶劣的工况环境，提供节能的自动半电流方式。驱动器内部的开关电源设计，保证了驱动器可适应较宽的电压范围，用户可根据各自情况在1040vdc之间选择。一般来说较高的额定电源电压有利于提高电机的高速力矩，但却会加大驱动器的损耗和温升。本驱动器最大输出电流值为3a/相（峰值），通过驱动器面板上六位拨码开关的第5、6、7

13、三位可组合出8种状态，对应8种输出电流，从0.9a到3a以配合不同的电机使用。本驱动器可提供整步、改善半步、4细分、8细分、16细分、32细分和64细分7种运行模式，利用驱动器面板上六位拨码开关的第1、2、3三位可组合出不同的状态。 2. 伺服电机及其驱动器 机械手的旋转动作采用松下伺服电机a系列小惯量msma5aza1g，其额定输出50w、100/200v共用，旋转编码器规格为增量式（脉冲数2500p/r、分辨率10000p/r、引出线11线）；有油封，无制动器，轴采用键槽连接。该电机采用松下公司独特算法，使速度频率响应提高2倍，达到500hz ；定位超调整定时间缩短为以往松下伺服电机产品v

14、系列的1/4。具有共振抑制功能、控制功能、全闭环控制功能，可弥补机械的刚性不足，从而实现高速定位，也可通过外接高精度的光栅尺，构成全闭环控制，进一步提高系统精度。具有常规自动增益调整和实时自动增益调整两种自动增益调整方式，还配有rs-485、rs-232c 通信口，使上位控制器可同时控制多达16个轴。伺服电机驱动器为a系列msda5a3a1a，适用于小惯量电动机。 3. 直流电机低噪音、效率高。无刷直流电机驱动器使用北京和时利公司生产的bl-0408驱动器，其采用2448v直流供电，有起停及转向控制、过流、过压及堵转保护，且有故障报警输出、外部模拟量调速、制动快速停机等特点。 4. 旋转编码器

15、 5. plc的选型 根据系统的设计要求，选用omron公司生产的cpm2a小型机。cpm2a在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制、中断输入、脉冲输出、模拟量设定和时钟功能等。cpm2a的cpu单元又是一个独立单元，能处理广泛的机械控制应用问题，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品。完整的通信功能保证了与个人计算机、其它omron pc和omron可编程终端的通信。这些通信能力使四轴联动简易机械手能方便的融合到工业控制系统中。 三 软件编程 1. 软件流程图 流程图是plc程序设计的基础。只有设计出流程图，才可能顺利而便捷地编写出梯形图并写出语句表，最终完成程序的设计。所以

16、写出流程图非常关键也是程序设计首先要做的任务。依据四轴联动简易机械手的控制要求，绘制流程图如图2所示。2. 程序部分 由于论文篇幅有限，这里只列出了开始两段程序，供读者参阅，见图3。四 结束语 四轴联动简易机械手的各个动作和状态都由plc控制，不仅能满足机械手的手动、半自动 、自动等操作方式所需的大量按扭、开关、位置检测点的要求，更可通过接口元器件与计算机组成plc工业局域网，实现网络通信与网络控制。使四轴联动简易机械手能方便地嵌入到工业生产流水线中。【篇三：工业四轴机械手的实习报告】 工业四轴机械手的实习报告 尊敬的领导: 在广东技术师范学院天河学院产品研发中心的这一学期里,我学到了许多.刚

17、开始时,我什么都不懂,但里林老师却很有耐心地帮助我,我能感激林老师一直对我的教导. 2014年10月份.我刚进去做机械手时,刚好是研发初级阶段,设计还不成熟,许多细节没有考滤到,特别是镙丝的型号,往往是对不上,每一枚镙丝都要打磨和测量.做到镙丝的脚不要突出结构平面.除此之外,还要把识别所有镙丝的型号,以便帮其它人找镙丝时,不会浪费时间. 在我们组装的过程中,厂家不断地做出要求,每一次要求都要重新拆装机械手.例如:吸盘的负载能力不够,我们采用电磁式吸盘,而不采用气压式和把吸盘改小改短;手臂强度不够,我们增加一条铝合金的导轨等等. 在机械手动作过程中,经常磨擦到总线,长时间的话,会使总线破损.这个题问我们思考了一个多月,一开始采用坦克链,但效果不佳,现在用的是弹簧线和航空接口,情况有所改善.但接下来,我们会用vdi接口试一下. 在编程过程中,总是遇见编程不成功,这是有关机械手与装料机的相对位置和速度.每一次增加一种功能,会全面修改电路图.每一个成员都要会画图.如下图 四位比较好的成员:本电气127班李东鸿;本电气127班吴智锋;本电气127班陈炜铭;本建筑121班吴树欣