摘要 机械手是一种机械技术与电子技术相结合的高技术产品。采用机械手是提高产品质量与劳动生产率，实现生产过程自动化，改善劳动条件，减轻劳动强度的一种有效手段。它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术装备。机械手可以代替人手的繁重劳动，显着减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和生产自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期、频繁、单调的操作，采用机械手是有效的；此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其它有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。 本次设计的主要任务是完成气动机械手总体的设计，本机主要包括手臂回转机构、手臂升降机构、手臂伸缩机构、末端执行器组成。本文首先确认设计方案，然后然后对整机关键部件进行设计计算，利用西门子S7-200PLC完成机械手控制系统设计。 关键词：机械手，控制系统，气动机械手，设计计算 Abstract Ma
nipulator is a ki
nd of mecha
nical tech
nology a
nd electro
nic tech
nology with the combi
natio
n of high tech
nology products. The ma
nipulator is to improve the product quality a
nd labor productivity, realize the productio
n process automatio
n, improve labor co
nditio
n, reduce the labor i
nte
nsity of a ki
nd of effective mea
ns. It is a part of imitati
ng huma
n upper extremity fu
nctio
n, accordi
ng to the reservatio
n request artifacts or hold the tools to ma
nipulate automatio
n tech
nology a
nd equipme
nt. Robots ca
n replace huma
n heavy labor, sig
nifica
ntly reduce the labor i
nte
nsity of workers, improve worki
ng co
nditio
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nd productio
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ndustrial productio
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nipulator is effective; I
n additio
n, it ca
n be i
n high temperature, low temperature a
nd deepwater, the u
niverse, radioactive a
nd other toxic, e
nviro
nme
ntal pollutio
n co
nditio
n, more show its superiority, has a wide developme
nt future. This graduatio
n desig
n is the mai
n task of the complete p
neumatic rotary arm ma
nipulator overall desig
n, this machi
ne is mai
nly i
ncludi
ng arm slewi
ng mecha
nism, the arm lifti
ng mecha
nism, scali
ng mecha
nism, wrist of slewi
ng mecha
nism a
nd the e
nd executor. This paper co
nfirmed the desig
n scheme a
nd the
n the key compo
ne
nts of the machi
ne to carry o
n the desig
n calculatio
n, usi
ng the Sieme
ns S7-200 PLC ma
nipulator co
ntrol system desig
n. Keywords: rotary arm ma
nipulator, the co
ntrol system, p
neumatic ma
nipulator, desig
n a
nd calculatio
n 目录 摘要１ Abstract ２ 第一章绪论５ 1.1课题研究的意义５ 1.2国内外工业机器人研究现状与发展趋势６ 1.2.1国内工业机器人研究现状６ 1.2.2国外工业机器人研究现状７ 1.2.3工业机械手在冶金成型生产线的发展趋势８ 1.3机械手的组成和分类９ 1.3.1机械手的组成９ 1.3.2机械手的分类１２ 第二章气动机械手的总体设计方案１４ 2.1执行部分的选择１４ 2.2驱动部分的选择１５ 2.3机械手的基本形式选择１６ 2.4机械手的技术参数１６ 第三章手部结构设计１８ 3.1夹持式手部结构１８ 3.1.1手指的形状和分类１８ 3.1.2设计时考虑的问题１８ 3.1.3手部夹紧气缸的设计１９ 第四章底座结构设计２３ 4.1回转的自由度２３ 4.1.2回转气缸的驱动力矩计算２３ 4.2.3底座回转缸的尺寸及其校核２３ 第五章气动机械手三维造型的设计２６ 5.1 Solidworks软件简介２６ 5.2零件建模２８ 5.2.1底座三维建模的形成２８ 5.2.2一轴底板的三维建模形成２９ 5.2.3其他零件的三维模型造型２９ 5.3零件装配３０ 5.4三维向二维的转换３２ 第六章气动机械手PLC控制系统硬件设计３４ 6.1 PLC概述及其系统组成３４ 6.2控制系统的组成结构３８ 6.3 PLCI/O点数的分配与选型３９ 6.3.1点表分配３９ 6.4系统电气控制接线图设计４０ 第七章气动机械手PLC控制程序的设计４３ 7.1机械手控制原理４３ 7.2 PLC程序设计４４ 7.2.1手动/自动选择程序４４ 7.2.2复位程序４４ 7.2.3到位显示程序４５ 结论４６ 参考文献４７ 致谢４９ 第一章绪论 1.1课题研究的意义 机械手是指用于再现人手功能的技术装置。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。 工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。 机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显着的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染