基于plc机械手设计本科机械专业毕业论文(编辑修改稿)

基于plc机械手设计本科机械专业毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

难以进行速度控制，气压不可太 高，故抓举能力较低。 电气驱动式 电气驱动是机械手使用得最多的一种驱动方式。 其特点是电源方便，响应快，驱动力较大（关节型的持重已达 400kg），信号检测、传动、处理方便，并可采用多种灵活的控制方案。 驱动电机一般采用步进电机，直流伺服电机（ AC）为主要的驱动方式。 由于电机速度高，通常须采用减速机构（如谐波传动、 RV 摆线针轮传动、齿轮传动、螺旋传动和多杆机构等）。 有此机械手已开始采用无减速机构的大转矩、低转速电机进行直接驱动（ DD）这既可使机构简化，又可提高控制精度。 机械驱动式 江 苏 技 术 师 范 学 院 毕 业 论 文 第 8 页 共 24 页 机械驱动只用于动作 固定的场合。 一般用凸轮连杆机构来实现规定的动作。 其特点是动作确实可靠，工作速度高，成本低，但不易于调整。 其他还有采用混合驱动，即液 气或电 液混合驱动 [4]。 控制系统 机械手控制的要素包括工作顺序、到达位置、动作时间、运动速度、加减速度等。 机械手的控制分为点位控制和连续轨迹控制两种。 控制系统可根据动作的要求，设计采用数字顺序控制。 它首先要编制程序加以存储，然后再根据规定的程序，控制机械手进行工作程序的存储方式有分离存储和集中存储两种。 分离存储是将各种控制因素的信息分别存储于两种以上的存储 装置中，如顺序信息存储于插销板、凸轮转鼓、穿孔带内；位置信息存储于时间继电器、定速回转鼓等；集中存储是将各种控制因素的信息全部存储于一种存储装置内，如磁带、磁鼓等。 这种方式使用于顺序、位置、时间、速度等必须同时控制的场合，即连续控制的情况下使用。 其中插销板使用于需要迅速改变程序的场合。 换一种程序只需抽换一种插销板限可，而同一插件又可以反复使用；穿孔带容纳的程序长度可不受限制，但如果发生错误时就要全部更换；穿孔卡的信息容量有限，但便于更换、保存，可重复使用；磁蕊和磁鼓仅适用于存储容量较大的场合。 至于 选择哪一种控制元件，则根据动作的复杂程序和精确程序来确定。 对动作复杂的机械手，采用求教再现型控制系统。 更复杂的机械手采用数字控制系统、小型计算机或微处理机控制的系统。 控制系统以插销板用的最多，其次是凸轮转鼓。 它装有许多凸轮，每一个凸轮分配给一个运动轴，转鼓运动一周便完成一个循环。 课题的提出 应用前景 随着网络技巧的发展，机械手的联网操作问题也是以后发展的方向。 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。 工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。 它的特点是可通 过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。 机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。 市场需求 机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。 在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发展起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，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力大的特点，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。 我国塑料机械已成为机械制造业发展最快的行业之一，年需求量在不断的加大。 我国塑料机械产业的高速发展主要有以下两个大因素：江 苏 技 术 师 范 学 院 毕 业 论 文 第 9 页 共 24 页 一是对高技术含量装备的需求所带来的设备更新及陈旧设备的淘汰。 二是海内塑料加工产业的高速发展，对塑料机械的需求旺盛 [5]。 应用领域 ： 主要让机器人在机械制造业中代替人完成大批量、高质量要求的工作，如汽车制造、舰船制造及某些家电产品（电视机 、电冰箱、洗衣机）的制造等。 化工等行业自动化生产线中的点焊、弧焊、喷漆、切割、电子装配及物流系统的搬运、包装等工作，也有部分是由机器人完成的。 ： 主要让机器人执行一些自动的侦察与控制任务，尤其是一些相对较为危险的任务，比如，无人侦察机、拆除炸弹的机器人及扫雷机器人等。 机器人还可以代替士兵去完成那些不太复杂的工程及后勤任务，从而使战士从繁重的工作中解脱出来，去从事更加重要的工作。 ： 机器人在娱乐领域的应用十分广泛，比如，机器人足球大赛、机器人弹钢琴和机器人宠物等。 领域： 机器人主要用来辅助护士进行一些日常的工作，比如，帮助医生运送用药品及自动监测病房内的空气质量，等等。 宜用机器人还可以协助医生完成一些难度较高的手术，例如，眼部手术、脑部手术等。 美国还发明了一种可以进入人体血管的微型机器人，帮助医生在病人的血管内灭杀病毒。 第二章 机械手整体设计方案 机械手总体设计 直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的，如图。 由于直线运动易于实现全闭环的位置 控制，所以，直角坐标机器人有可能达到很高的位置精度（μ m 级）。 但是，这种直角坐标机器人的运动空间相对机器人的结构尺寸来讲，是比较小的。 因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。 直角坐标机器人的工作空间为一空间长方体。 直角坐标机器人主要用于装配作业及搬运作业，直角坐标机器人有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。 圆柱坐标机器人的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的，如图。 这种机器人构造比较简单，精度还 可以，常用于搬运作业。 其工作空间是一个圆江 苏 技 术 师 范 学 院 毕 业 论 文 第 10 页 共 24 页 柱状的空间。 3. 球坐标机器人结构 球坐标机器人的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的，如图。 这种机器人结构简单、成本较低，但精度不很高。 主要应用于搬运作业。 其工作空间是一个类球形的空间。 4. 关节型机器人结构 关节型机器人的空间运动是由三个回转运动实现的，如图。 关节型机器人动作灵活，结构紧凑，占地面积小。 相对机器人本体尺寸，其工作空间比较大。 此种机器人在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬运、装配等作业，都广泛采用这 种类型的机器人[6]。 关节型机器人结构，有水平关节型和垂直关节型两种。 图 21 四种机器人坐标形式 机械手工作过程 本课题采用直角坐标设计。 机械手的初始位置停在原点，按下启动按钮后，机械手将完成一系列动作：从原点开始，按下启动按钮时，下降电磁阀通电，机械手下降。 下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，机械手下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧。 夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。 上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。 右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，机械手右移停止。 若此时工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降。 于是又开始下降 — 放松 — 再上升 — 左移，回到原点。 至此机械手经过 8 步动作完成了一个周期。 上诉过程中，机械手的下降、上升、右移、左移等动作的转换，是由相应的限位开关来控制的，而夹紧、放松动作的转换是由时间来控制的。 光电开关的作用是为了保证机械手右移到位后，必须在右工作台上无工件时才能下降，若上次搬运到右工作台上的工件尚未移走，机械手应自动暂停等待。 当按下启动按钮，机械手从原点开始，按 工序自动反复连续共组，直到停止按钮，机械手在完成最后一个周期的工作后，返回原点自动停机。 江 苏 技 术 师 范 学 院 毕 业 论 文 第 11 页 共 24 页 启动控制有 2 种， 1 个由启动开关安。