机械5

摘要 机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可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，因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 本文在纵观了近年来机械手发展状况的基础上，结合机械手方面的设计，对机械手技术进行了系统的分析，提出了用气动驱动和PLC控制的设计方案。对气动搬运机械手的整体结构、执行结构和控制系统进行了分析和设计。在其驱动系统中采用气动驱动，控制系统中选择西门子S7-200PLC的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。 通过以上部分的工作，完成三自由度气动机械手控制系统的设计，对其他经济型PLC控制系统的设计也有一定的借鉴价值。 关键词:机械手，气动控制，PLC。 Abstract I
n the field of adva
nced ma
nufacturi
ng robot plays a very importa
nt role. It ca
n carry cargo, sorti
ng items, replace huma
n heavy labor. Ca
n achieve productio
n mecha
nizatio
n a
nd automatio
n, ca
n operate i
n hazardous e
nviro
nme
nts to protect the perso
nal safety, it is widely used i
n machi
nery ma
nufacturi
ng, metallurgy, electro
nics, light i
ndustry a
nd
nuclear sectors. Throughout this paper, the rece
nt developme
nt of the robot based o
n the combi
ned aspects of robot desig
n, robot tech
nology for the systematic a
nalysis, proposed a p
neumatic drive a
nd PLC co
ntrol desig
n. P
neumatic Ma
nipulator for ha
ndli
ng the overall structure of the impleme
ntatio
n of structural a
nd co
ntrol systems a
nalysis a
nd desig
n. I
n its drive system with p
neumatic drive, co
ntrol system Sieme
ns S7-200PLC selected co
ntrol u
nit to complete the system i
nitializatio
n fu
nctio
n, the robot moves, fault alarm fu
nctio
ns. Through the above part of the work, the completio
n of three degrees of freedom p
neumatic ma
nipulator co
ntrol system desig
n, o
n the other eco
nomic type PLC co
ntrol system desig
n also has certai
n refere
nce value. Keywords: robot, p
neumatic co
ntrol, PLC. 目录 摘要i Abstract ii 第一章引言- 1 - 1.1研究的目的及意义- 1 - 1.2机械手在国内外现状和发展趋势- 1 - 1.3主要研究的内容- 2 - 第二章机械手整体方案的确认- 4 - 2.1执行机构坐标形式的选择- 4 - 2.1.1直角坐标式机械手- 4 - 2.1.2圆柱坐标式机械手- 4 - 2.1.3球坐标式机械手- 5 - 2.1.4关节式机械手- 5 - 2.2执行机构的组成- 6 - 2.3执行机构各部分的分析与选择- 6 - 2.3.1手部的选择- 6 - 2.3.2手臂结构的选择- 7 - 2.3.3机座结构的选择- 9 - 2.4执行机构的工作原理- 9 - 2.5执行机构简图- 10 - 第三章驱动系统的设计- 11 - 3.1驱动系统的分析与选择- 11 - 3.2机械手驱动系统的控制设计- 12 - 3.3气动元件选取及工作原理- 13 - 3.3.1气源装置- 13 - 3.3.2执行元件- 14 - 3.3.3控制元件- 15 - 3.3.4辅助元件- 16 - 3.3.5真空发生器- 17 - 3.3.6吸盘- 17 - 3.4气动回路的工作原理- 17 - 第四章气动机械手PLC控制系统硬件设计- 21 - 4.1 PLC概述及其系统组成- 21 - 4.2控制系统的组成结构- 25 - 4.3传感器的选择- 25 - 4.3.1位置检测装置- 25 - 4.3.2视觉传感器- 26 - 4.4 PLCI/O点数的分配与选型- 26 - 4.4.1点表分配- 26 - 4.5系统电气控制接线图设计- 27 - 第五章气动机械手PLC控制程序的设计- 31 - 5.1机械手控制原理- 31 - 5.2 PLC程序设计- 31 - 5.2.1手动/自动选择程序- 31 - 5.2.2复位程序- 32 - 5.2.3到位显示程序- 32 - 5.2.4手动运行程序- 33 - 第六章总结与展望- 35 - 参考文献- 36 - 致谢- 37 - 附录- 38 - 第一章引言 1.1研究的目的及意义 机械手作为前沿的产品应自动化设备更新时的需要，可以大量代替单调往复或高精度需求的工作，在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可以实现生产的机械化和自动化，能在高温、腐蚀及有毒气体等环境下操作以保护人身安全，可以广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工业和原子能等部门。 随着工业的高速发展，机械手作为前沿的产品应自动化设备更新时的需要，已经在工业生产中得到了广泛的应用。它可以搬运货物、分拣物品、用以代替人的繁重及单调劳动，实现生产的机械化和自动化；并能在高温、腐蚀及有毒气体等有害环境下操作以保护人身安全，被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工业和原子能等部门。 可编程控制器(PLC)是以中央处理器为核心，综合了计算机和自动控制等先进技术，具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单、功耗低等优点，已成为目前在机械手控制系统中使用最多的控制方式。使用PLC的自动控制系统具有体积小，可靠高，故障率低，动作精度高等优点。 适应工业需要，本课题试图开发PLC对气动搬运机械手的控制，并借助必要的精密传感器，使其能够对不同颜色的物料按预先设定的程序进行分拣，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产，广泛应用于柔性生产线。采用PLC控制，是一种预先设定的程序进行物料分拣的自动化装置，可部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，并且在产品变化或临时需要对机械手进行新的分配任务时，可以允许方便的改动或重新设计其新部件，而对于位置改变时，只要重新编程，并能很快地投产，降低安装和转换工作的费用。本设计主要完成机械手的硬件部分与软件部分设计。主要包括执行系统、驱动系统和控制系统的设计。