工业机械手_本科毕业设计论文

工业机械手_本科毕业设计论文内容摘要：

制造的人工操作状态，提高了生产效率。 就目前来看，总的来说现代工业机器人有以下几个发展趋势： a 提高运动速度和运动精度，减少重量和占用空间，加速机器人功能部件的标准化和模块化，将机器人的各个机械模块、控制模块、检测模块组成结构不同的机器人； b 开发各种新型结构用于不同类型的场合，如开发微动机构用以保证精度；开发多关节多自由度的手臂和手指；开发各类行走机器人，以适应不同的场合； c 研制各类传感器及检测元器件，如，触觉、视觉、听觉、味觉、和测距传感器 等，用传感器获得工作对象周围的外界环境信息、位置信息、状态信息以完成模式识别、状态检测。 并采用专家系统进行问题求解、动作规划，同时，越来越多的系统采用微机进行控制。 第 2 章 实验平台介绍及机械手的设计 该设计的目的是为了设计一台物料搬运机器人，利用现有已经报废的焊接机器人，本文的中结构设计主要偏向于对原有机构的改造和机械手的设计。 自由度及关节 图 1 该机器人具有四个自由度 ，即腰关节、肩关节、肘关节和腕关节，都为转动关节；还有一个用于夹持物料的机械手。 基座及连杆 基座 基座是整个机器人本体的支撑。 为保证机器人运行的稳定性，采用两块“ Z”字形实心铸铁作支撑。 基座上面是接线盒子，所有电机的驱动信号和反馈信号都从中出入。 接线盒子外面，有一个引入线出口和一个引出线出口。 大臂 大臂长度 230mm，具体尺寸如图 所示： 图 大臂外形 小臂 小臂长度 240mm，具体尺寸如图 所示： 图 小臂外形 机械手的基本结构 机械手是一个水平、垂直运动的机械设备 ，用来将工件由左工作台搬到右工作台。 有上升、下降运动，左移、右移运动和夹紧、放松动作和位置控制。 简易机械手在各类全自动和半自动生产线上应用得十分广泛，主要用于零部件或成品在固定位置之间的移动，替代人工作业，实现生产自动化。 本设计中的机械手采用上下升降加平面转动式结构，机械手的动作由气动缸驱动，气动缸由相应的电磁阀来控制，电磁阀由 PLC 控制。 驱动执行元件完成，能十分方便的嵌入到各类工业生产线中。 图 为机械手简图 ,其中 1竖直气缸， 2执行气爪， 3工件，4水平气缸， 5旋转轴， 6支架， 7底座。 这 个机械手具有二个直线运动和一个旋转运动自由度用于将源工作台上的物品搬到其左侧或右侧目的工作台上。 机械手的动作由气缸驱动，气缸由电磁阀控制，整个机械手在工作中能实现上升 /下降、左传 /右转、夹紧 /放松功能，是目前较为简单的、应用比较广泛的一种机械手。 其升降运动通过升降气缸、垂直导柱、滑动导柱、垂直导轨及升降位置微动开关相互配合完成，升降工作行程为~1500mm。 转动是通过轴承、动工作行程为 ~180176。 ；手爪是通过气缸、弹簧的作用来夹持物品，夹持力是靠调节弹簧的预压缩量来调整 Z 方向自由度、垂直 Y 方向自由度和旋 转自由度，并可以采用多种灵活的控制方案。 图 23 机械手简图 图 23 中工件所处位置为原点位置，根据课题设计任务书的要求：机械手初始位置在原点位置，每次循环动作都从原点位置开始，完成上升、下降运动，左移、右移运动和夹紧、放松动作和位置控制，并能实现手动操作和自动操作方式 图 231 机械手工作流程图 可见，实现要求功能需要如下条件： 1 底座与横梁之间需要旋转盘，旋转盘的驱动由电机来完成，普通电 机转速较高，需要考虑安装减速机，在这种频繁启动制动的场合下，选用低速电机会更方便。 2 横梁在普通情况下，长度是固定的，如果工作台不进行调整，横梁长度可永远不变。 课题任务也未作横梁要求，但在实际应用中，可能出现工作台距离调整的情况，为增加机械手的通用性，本设计中在横梁上安装了执行气缸，可使用手动按钮调整横梁长度。 3 竖直方向上是频繁上下工作的机构，可选用电机传动的齿轮齿条啮合机构，也可选用执行气缸，后者是新技术更经济、环保、噪音低，也更符合课题要求。 4 抓紧机构也可选用气动执行爪和执行气缸并用组成 气动执行模块。 5 光电开关在控制方面是作为输入量的信号源之一，它可以选择模拟输入和数字输入，根据课题要求和后面 PLC 的各输入量的情况，选用数字输送式的光电开关更方便简捷。 根据以上分析，机械构造方案基本固定。 整个机械手一共用到三个气缸， PLC需要控制每个气缸的动作：横梁长气缸的内外调，执行气爪的夹持与放松、竖导杆气缸的升降和各气缸的定位控制上面所述的横梁调整功能是本设计的创新之一，另外两个是工件计数和故障报警。 机械手的控制要求 机械手的操作方式分为手动操作和自动操作，自动操作又分为单周期操作和连续操作方式。 手动操作是指用按钮对机械手的每一步运动单独进行控制；单周期操作指机械手从原点开始，按启动按钮，机械手自动完成 1 个周期的动作后停止；连续操作指机械手从原点开始，按启动按钮，机械手的动作将自动地、连续不断地周期性循环。 在工作中若按停止按钮，机械手将继续完成 1 个周期的动作后，回到原点自动停止。 （ 1）机械手的自动运行： ① 下降：当机械手检测到传送带 A 上有工件时，有原点位置开始下降，下降到位时，碰到下极限开关，机械手停止下降， 同时接通加紧电磁阀线圈。 ② 加紧工件：当机械手加紧到位时，压力继电器动合触电闭合，接通上升电磁阀线圈。 ③ 上升：当机械手夹紧到位时，机械手开始上升，上升到位时，碰到上极限开关，机械手停止上升，同时接通右移电磁阀线圈。 ④ 右移：当机械手上升到位时，机械手开始右移，右移到位时，碰到有极限开关，机械手停止右移，同时接通下降电磁阀线圈。 ⑤ 下降：当机械手右移到位时，机械手重新开始下降，下降到位时，碰到下极限开关，机械手停止下降，同时释放加紧电磁阀线圈。 ⑥ 放松工件：放松动作为时间控 制，设为 2 秒。 ⑦ 上升：工件放松后，机械手开始上升，上升到位时，碰到上极限开关，机械手停止上升，同时接通左移电磁阀线圈。 ⑧ 左移：机械手上升到位后，开始左移，左移到位时，碰到左极限开关，。