【正文】 1 目 錄 目錄 .........................................................1 文摘 .........................................................3 Abstract.....................................................3 第一章 緒論 機械手概述 .............................................4 機械手的組成和分類 .....................................4 機械手的組成 . 機械手的分類 國內(nèi)外發(fā)展狀況 .. ...........................................................................................7 課題的提出及主要任務 ……………………………………………… 8 課題的提出 課題的主要任務 第二章 機械手的設計方案 機械手的座標型式與自由度 ……………………………………… .10 機械手的手部結構方案設計 ………………………………… …… .11 機械手的手腕結構方案設計 ……………………………………… ..12 機械手的手臂結構方案設計 ……………………………………… .12 機械手的驅(qū)動方案設計 …………………………………………… .12 機械手的控制方案設計 …………………………………………… ..12 機械手的主要參數(shù) ……………………………… ………………… ..12 機械手的技術參數(shù)列表 …………………………………………… 12 第三章 手部結構設計 夾持式手部結構 …………………………………………………… .14 手指的形狀和分類 設計時考慮的幾個問題 手部夾緊氣缸的設計 第四章 手腕結構設計 手腕的自由度 ……………………………………………………… .18 手腕的驅(qū)動力矩的計算 …………………………………………… ..19 手腕轉動時所需的驅(qū)動力矩 回轉氣缸的驅(qū)動力矩計算 回轉氣缸的驅(qū)動力矩計算 校核 2 第五章 手臂伸縮，升降，回轉氣缸的設計與校核 手臂伸縮部分 尺寸設計與校核 ……… …………………………… ..24 尺寸 設計 尺寸 校核 5 .1 .3 導向裝置 5 .1 .4 平衡裝置 手臂 升降 部分 尺寸設計與校核 …………………………………… 26 尺寸 設計 尺寸 校核 手臂 回轉部分尺寸 設計 與校核 …………………………………… 27 尺寸 設計 尺寸 校核 第六章 氣動系統(tǒng)設計 氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖 ………………………………………… 29 氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖的參數(shù)化繪制 ………………………… 30 第七章 機械手的 PLC 控制設計 可編程序控制器的選擇及工作過程 ……………………………… .31 可編程序控制器的選擇 可編程序控制器的工作過程 可編程序控制器的使用步驟 ……………………………………… .31 機械手可編程序控制器控制方案 ………………………………… ..32 第八章 結論 ………………………………………………………………… ...36 致 謝 …………………………………………………………………………… .37 參考文獻 全套圖紙，聯(lián)系 153893706 3 四自由度 多用途 氣動 機 器人結構 設計 及 控制 實現(xiàn) 中文 摘要 ： 本文簡要介紹了工業(yè)機器人的概念，機械手的組成和分類，機械手的自由度和坐標形式，氣動技術的特點， PLC控制的特點及國內(nèi)外的發(fā)展狀況。 本文對機械手進行總體方案設計，確定了機械手的坐標形式和自由度，確定了機械手的技術參數(shù)。同時，設計了機械手的夾持式手部結構，設計了機械手的手腕結構，計算出了手腕轉動時所需的驅(qū)動力矩和回轉氣缸的驅(qū)動力矩。設計了機械手的手臂結構。 設計出了機械手的氣動系統(tǒng)，繪制了機械手氣壓系統(tǒng)工作原理 圖，對氣壓系統(tǒng)工作原理圖的參數(shù)化繪制進行了研究，大大提高了繪圖效率和圖紙質(zhì)量。 利用可編程序控制器對機械手進行控制，選取了合適的 PLC型號，根據(jù)機械手的工作流程制定了可編程序控制器的控制方案，畫出了機械手的工作時序圖，并繪制了可編程序控制器的控制程序。 關鍵詞 工業(yè)機器人，機械手，氣動，可編程序控制器（ PLC） ABSTRACT： At first, the paper introduces the conception of the industrial robot and the eler. dary information of the development briefly . What’s more, the paper accounts for the background and the primary mission of the topic. The paper introduces the function, posing and classification of the manipulator , tells out the freedegree and the form of coordinate . At the same time, the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator, The paper designs the structure of the hand and the equipment of the drive of the manipulator , This paper designs the structure of the wrist , putes the needed moment of the drive when the wrist wheels and the moment of the drive of the pump. The paper designs the structure of the arm. The paper designs the system of air pressure drive and draws the work principle chart , the manipulator uses PLC to control . The paper institutes two control schemes of PLC according to the work flow of the manipulator . The paper draws out the work time sequence chart and the trapezia chart . What’s more , the paper workout the control program of the PLC , KEY WORDS : industrial robot, manipulator , pump , air pressure drive , PLC 4 第一章 緒 論 工業(yè)機械手概述 工業(yè)機器人由操作機 (機械本體 )、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作，自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產(chǎn)設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著 十分重要的作用。機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，是當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。機器人應用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志。機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務性設各，也是先進制造技術領域不可缺少的 自動化設備 .機械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應用的機械手被稱為“工業(yè)機械手”。生產(chǎn)中應用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率 :可以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn) 。尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進行正常的工作，意義更為重大。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用 .機械手的結構形式開始比較簡單，專用性較 強，僅為某臺機床的上下料裝置，是附屬于該機床的專用機械手。隨著工業(yè)技術的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”，簡稱通用機械手。由于通用機械手能很快的改變工作程序，適應性較強，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。 機械手的組成和分類 機械手主要由執(zhí)行機構、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關系如方框圖 21所示。 5 機械手組成方框圖 : Pane chart of position of manipulator (一 )執(zhí)行機構 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設行走機構。 手部 即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附 式手 在本課題中我們采用夾持式手部結構。夾持式手部由手指 (或手爪 )和傳力機構所構成。手指是與物件直接接觸的構件，常用的手指運動形式有回轉型和平移型?；剞D型手指結構簡單，制造容易，故應用較廣泛。平移型應用較少，其原因是結構比較復雜，但平移型手指夾持圓形零件時，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。 手指結構取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位 (是外廓或是內(nèi)孔 )和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、 V形面的和曲面的 :手指有外夾式和內(nèi)撐式 。指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而傳力機構則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務。傳力機構型式較多 時 常用的有 :滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。 手腕 是連接手部和手臂的部件， 并可用來調(diào)整被抓取物件的方位 (即姿勢 ) 手臂 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預定要求將其搬運 到指定的位置 .工業(yè)機械手的手臂通常由驅(qū)動手臂運動的部件 (如油缸、氣缸、齒輪齒條機構、連桿機構、螺旋機構和凸輪機構等 )與驅(qū)動源 (如液壓、氣壓或電機等 )相配合，以實現(xiàn)手臂的各種運動。 立柱 立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉運動和升降 (或俯仰 )運動均與立柱有密切的聯(lián)系。機械手的立 I因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱為可移式立柱 。 6 行走機構 當工業(yè)機械手需要完成較遠距離的操作，或擴大使用范圍時，可在機座上安滾輪式行