【正文】 立于世界先進行列之中。油溫變化時，液體粘度變化，引起運動特性變化。鑒于以上這些缺陷，本機械手擬采用氣壓傳動，氣動技術有以下優(yōu)點:(1)介質提取和處理方便。氣動系統(tǒng)也能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。在易燃、易爆、多塵埃、強磁、強輻射、振動等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動與控制系統(tǒng)比機械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越，而且不會因溫度變化影響傳動及控制性能。此外氣源工作壓力較低，抓舉力較小。明確工件的結構形狀和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運時的受力特性、尺寸和質量參數(shù)等，從而進一步確定對機械手結構及運行控制的要求。當工件是板料時，使用氣流負壓式吸盤。手臂的回轉和升降運動是通過立柱來實現(xiàn)的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。當機械手的動作流程改變時，只需改變PLC程序即可實現(xiàn)，非常方便快捷。而影響機械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉的速度。二、設計技術參數(shù):抓重1千克 自由度數(shù)4個自由度坐標型式圓柱坐標手臂運動參數(shù)伸縮行程100mm伸縮速度40mm/s升降行程150mm升降速度100mm/s回轉范圍回轉速度 手腕運動參數(shù)回轉范圍 回轉速度手指夾持范圍棒料: 248。前法蘭式氣缸的特點：它是用螺釘緊固，易于安裝，它的缺點是螺釘所承受的軸向力較大！第三章 手臂伸縮、回轉氣缸的尺寸設計與校核根據(jù)實驗設計要求，手臂伸縮氣缸采用煙臺氣動元件廠生產的標準氣缸，參看此公司生產的各種型號的結構特點，尺寸參數(shù)，結合本設計的實際要求，氣缸用CTA型氣缸，尺寸系列初選內徑為63/63. (1).在校核尺寸時，只需校核氣缸內徑=63mm,半徑R=,設計使用壓強, 則驅動力： （2）. 測定手腕質量和重物的質量之和為7kg,設計加速度，則慣性力 =107=70（3）.考慮活塞等的摩擦力，設定摩擦系數(shù), =70 =14 總受力 =70+14=84 所以標準CTA氣缸的尺寸符合實際使用驅動力要求（2）活塞桿的計算1）按強度條件計算 當活塞桿的長度L較小時（L≤10d），可以只按強度條件計算活塞桿直徑d 式中 氣缸的推力（N）； 活塞桿材料的許用應力(Pa), 材料的抗拉強度（Pa）； 安全系數(shù)，S≥。 尺寸設計此部分選用單片葉片式擺動氣馬達需設計其葉片內直徑與葉片軸直徑計算公式如下： T=（R178。）bpn/8 = 尺寸校核1．測定參與手臂轉動的部件的質量m1=2kg,分析部件的質量分布情況，質量密度等效分布在一個半徑r=53mm的圓盤上，那么轉動慣量： =2 =（） =(180/1)= 考慮軸承，油封之間的摩擦力，設定摩擦系數(shù), == 總驅動力矩 =+= TM 設計尺寸滿足使用要求。凡是能采用排氣口節(jié)流方式的，都在電磁閥的排氣口安裝節(jié)流阻尼螺釘進行調速，這種方法的特點是結構簡單，效果尚好。氣液傳送器氣缸側的排氣節(jié)流，可用來調整回轉液壓緩沖器的背壓大小。 第五章 機械手的PLC控制設計 考慮到機械手的通用性，同時使用點位控制，因此我們采用可編程序控制器(PLC)，只需改變PLC程序即可實現(xiàn)，非常方便快捷。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標指標，即1. 編程方便，現(xiàn)場可修改程序；2. 維修方便，采用模塊化結構；3. 可靠性高于繼電器控制裝置；4. 體積小于繼電器控制裝置；5. 數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機；6. 成本可與繼電器控制裝置競爭；7. 輸入可以是交流115V； 8. 輸出為交流115V，2A以上，能直接驅動電磁閥，接觸器等；9. 在擴展時，原系統(tǒng)只要很小變更；10. 用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。 PLC的結構，種類和分類 PLC實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，如圖所示：圖51（一）中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。 PLC常用的存儲器類型：(1) RAM (Random Assess Memory) 這是一種讀/寫存儲器(隨機存儲器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。(3) EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這是一種電可擦除的只讀存儲器。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。(二) 中型PLC中型PLC采用模塊化結構，其I/O點數(shù)一般在256~1024點之間。大型PLC的軟、硬件功能極強。 FX2n系列三菱PLC特點：集成型高性能。 豐富的軟元件范圍 輔助繼電器：3072點，定時器：256點，計數(shù)：235點 數(shù)據(jù)寄存器；8000點 除了具有輸入輸出16～256點的一般速途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。 接近開關傳感器1 接近開關傳感器的概念 在各類開關中，有一種對接近它物件有“感知”能力的元件——位移傳感器。不同的接近開關檢出距離也不同。 （3）金屬體和非金屬要進行遠距離檢測和控制時，應選用光電型接近傳感器或超聲波型接近傳感器。(2）接口的分類 I/O接口的功能是負責實現(xiàn)CPU通過系統(tǒng)總線把I/O電路和 外圍設備聯(lián)系在一起，按照電路和設備的復雜程度，I/O接口的硬件主要分為兩大類： 1）I/O接口芯片 這些芯片大都是集成電路，通過CPU輸入不同的命令和參數(shù)，并控制相關的I/O電路和簡單的外設作相應的操作，常見的接口芯片如定時／計數(shù)器、中斷控制器、DMA控制器、并行接口等。行程開關又稱限位開關,可以安裝在相對靜止的物體(如固定架、門框等，簡稱靜物)上或者運動的物體（如行車、門等，簡稱動物）上。在實際生產中，將行程開關安裝在預先安排的位置，當裝于生產機械運動部件上的模塊撞擊行程開關時，行程開關的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。 回路的設計 整個系統(tǒng)的回路設計如下: 機械手右旋轉機械手上升機械手手臂伸長機械手下降機械手手腕右旋機械手加緊機械手上升機械手手腕左旋機械手手臂收縮 機械手左旋機械手下降機械手手臂伸長機械手手腕右旋機械手下降機械手松開機械手手臂收縮 系統(tǒng)輸入/輸出分布表 輸入輸出X0SQ1右旋限位開關Y0YA1右旋電磁閥X1SQ2上升限位開關Y1YA2左旋電磁閥X2SQ3手臂伸長限位開關Y2YA3手臂伸長電磁閥X3SQ4手腕右轉限位開關Y3YA4手臂收縮電磁閥X4SQ5下降限位開關Y4YA5上升電磁閥X5SQ6工件光電檢測開關Y5YA6下降電磁閥X6SQ7手腕左轉限位開關Y6YA7手腕右轉電磁閥X7SQ8手臂收縮限位開關Y7KA1手腕左轉電磁閥X10SQ9左轉限位開關Y10YA8加緊電磁閥X11SQ10機械手光電限位開關Y112YA9松開電磁閥X12SB5停止按鈕Y12YA10急停電磁閥X13SB6復位按鈕Y30YA11步進電機X14SB7步進電機手動啟動Y31YA15空氣壓縮機繼電器X15YJ2步進電機停止按鈕X16SB8暫停按鈕X17SB8急停按鈕X26YJ4接近傳感器X27K1空氣壓縮機啟動X30K2系統(tǒng)啟動．3機械手的程序設計 自動線的輸送動作由步進電動機帶動實現(xiàn)間隔輸送，實現(xiàn)設計要求的輸送狀況。(3)機械手設有急停按鈕（一般情況下是不被允許使用的）只有出現(xiàn)緊急情況時才允許按此按鈕，按下此按鈕將切斷儲氣罐與各汽缸的聯(lián)系將被切斷各汽缸處于無動力狀態(tài)。 2．手動控制步進電機當按下手動啟動步進電機按鈕時M8013即向環(huán)形脈沖分配器中發(fā)送脈沖步進電機開始轉動，當按下停止按鈕時步進電機將停下。工作環(huán)境適應性好，不會因環(huán)境變化影響傳動及控制性能。機械手采用PLC控制，具有可靠性高、改變程序靈活等優(yōu)點，無論是進行時間控制還是行程控制或混合控制，都可通過設定PLC程序來實現(xiàn)。在此，我首先向導師表示誠摯的感謝，并致以崇高的敬意!在課題的研究和開發(fā)階段，得到了機電工程學院老師的大力支持和幫助，在此一并向他們表示衷