搬運(yùn)機(jī)械手監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【9張CAD圖紙+畢業(yè)論文+任務(wù)書+開題報(bào)告】

搬運(yùn)機(jī)械手監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)49頁 19000字?jǐn)?shù)+論文說明書+任務(wù)書+9張CAD圖紙【詳情如下】PLC仿真.zipPLC監(jiān)控仿真.zip任務(wù)書.doc大臂.dwg小臂.dwg底座.dwg手爪.dwg搬運(yùn)機(jī)械手監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc搬運(yùn)機(jī)械手監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說明書.doc整體裝配圖.dwg機(jī)械手手臂聯(lián)結(jié)座.dwg機(jī)械手支座.dwg法蘭盤.dwg腰部結(jié)構(gòu)圖.dwg搬運(yùn)機(jī)械手監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1  緒論31.1前言31.2 工業(yè)機(jī)械手的簡(jiǎn)史31.3工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用31.3.1 建造旋轉(zhuǎn)零件（轉(zhuǎn)軸、盤類、環(huán)類）自動(dòng)線31.3.2 在實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化方面31.3.3 鑄、鍛、焊熱處理等熱加工方面31.4 機(jī)械手的組成41.4.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)41.4.2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41.4.3 控制系統(tǒng)分類51.5工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)51.6 本文主要研究?jī)?nèi)容61.7 本章小結(jié)62 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案72.1 機(jī)械手基本形式的選擇72.2機(jī)械手的主要部件及運(yùn)動(dòng)82.3驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇92.4 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表92.5 本章小結(jié)93  機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算93.1 手部設(shè)計(jì)基本要求93.2 典型的手部結(jié)構(gòu)93.3機(jī)械手手抓的設(shè)計(jì)計(jì)算93.3.1選擇手抓的類型及夾緊裝置93.3.2 手抓的力學(xué)分析103.3.3 夾緊力及驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算113.3.4 手抓夾持范圍計(jì)算123.4 機(jī)械手手抓夾持精度的分析計(jì)算133.5彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算143.6 本章小結(jié)164  腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算174.1 腕部設(shè)計(jì)的基本要求174.2 腕部的結(jié)構(gòu)以及選擇174.2.1典型的腕部結(jié)構(gòu)174.2.2 腕部結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇184.3 腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算184.3.1 腕部設(shè)計(jì)考慮的參數(shù)184.3.2 腕部的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算184.3.3 腕部驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算194.3.4 液壓缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算204.3.5動(dòng)片和輸出軸間的連接螺釘214.4 本章小結(jié)225  臂部的設(shè)計(jì)及有關(guān)計(jì)算235.1 臂部設(shè)計(jì)的基本要求235.2 手臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇245.2.1 手臂的典型運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)245.2.2 手臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇245.3 手臂直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算245.3.1 手臂摩擦力的分析與計(jì)算245.3.2 手臂慣性力的計(jì)算265.3.3 密封裝置的摩擦阻力265.4 液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定265.5 本章小結(jié)286  機(jī)身的設(shè)計(jì)計(jì)算296.1 機(jī)身的整體設(shè)計(jì)296.2 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算306.3 機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的計(jì)算346.3.1 手臂偏重力矩的計(jì)算346.3.2 升降不自鎖條件分析計(jì)算356.3.3 手臂做升降運(yùn)動(dòng)的液壓缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算366.4 軸承的選擇分析366.5 本章小結(jié)377 ADAMS 模型的建立與仿真387.1虛擬樣機(jī)技術(shù)387.2 ADAMS軟件387.3 手部模型的建立407.4 本章小結(jié)441  緒論1.1前言用于再現(xiàn)人手的的功能的技術(shù)裝置稱為 。機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為 。工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科機(jī)械手工程。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手也是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。他的特點(diǎn)是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。機(jī)械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動(dòng)條件，顯著的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因而，受到很多國(guó)家的重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場(chǎng)合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國(guó)近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)的 。  機(jī)械手是一種能自動(dòng)控制并可從新編程以變動(dòng)的多功能機(jī)器，他有多個(gè)自由度，可以搬運(yùn)物體以完成在不同環(huán)境中的工作。 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡(jiǎn)單，專用性較強(qiáng)。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡(jiǎn)稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，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。1.2 工業(yè)機(jī)械手的簡(jiǎn)史現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械手起源于20世紀(jì)50年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動(dòng)作功能的柔性自動(dòng)化 。機(jī)械手首先是從美國(guó)開始研制的。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。他的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。1962年，美國(guó)機(jī)械鑄造公司在上述方案的基礎(chǔ)之上又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。商名為Unimate(即萬能自動(dòng))。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂回轉(zhuǎn)、俯仰，用液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓最存儲(chǔ)裝置。不少球坐標(biāo)式通用機(jī)械手就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動(dòng)公司（Unimaton）,專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。1962年美國(guó)機(jī)械鑄造公司也試驗(yàn)成功一種叫Versatran機(jī)械手，原意是靈活搬運(yùn)。該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)，臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、采用液壓驅(qū)動(dòng)，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機(jī)械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國(guó)外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。1978年美國(guó)Unimate公司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種Unimate-Vic-arm型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于1毫米。美國(guó)還十分注意提高機(jī)械手的可靠性，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，降低成本。如Unimate公司建立了8年機(jī)械手試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行各種性能的試驗(yàn)。準(zhǔn)備把故障前平均時(shí)間（注：故障前平均時(shí)間是指一臺(tái)設(shè)備可靠性的一種量度。它給出在第一次故障前的平均運(yùn)行時(shí)間），由400小時(shí)提高到1500小時(shí)，精度可提高到0.1毫米。德國(guó)機(jī)器制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。德國(guó)KnKa公司還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。瑞士RETAB公司生產(chǎn)一種涂漆機(jī)械手，采用示教方法編制程序。瑞典安莎公司采用機(jī)械手清理鑄鋁齒輪箱毛刺等。日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)家。自1969年從美國(guó)引進(jìn)二種典型機(jī)械手后，大力研究機(jī)械手的研究。據(jù)報(bào)道，1979年從事機(jī)械手的研究工作的大專院校、研究單位多達(dá)50多個(gè)。1976年個(gè)大學(xué)和國(guó)家研究部門用在機(jī)械手的研究費(fèi)用42%。1979年日本機(jī)械手的產(chǎn)值達(dá)443億日元，產(chǎn)量為14535臺(tái)。其中固定程序和可變程序約占一半，達(dá)222億日元，是1978年的二倍。具有記憶功能的機(jī)械手產(chǎn)值約為67億日元，比1978年增長(zhǎng)50%。智能機(jī)械手約為17億日元，為1978年的6倍。截止1979年，機(jī)械手累計(jì)產(chǎn)量達(dá)56900臺(tái)。在數(shù)量上已占世界首位，約占70%，并以每年50%60%的速度增長(zhǎng)。使用機(jī)械手最多的是汽車工業(yè)，其次是電機(jī)、電器。預(yù)計(jì)到1990年將有55萬機(jī)器人在工作。 第二代機(jī)械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺機(jī)能。目前國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺和視覺機(jī)械手。第三代機(jī)械手（機(jī)械人）則能獨(dú)立地完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。隨著工業(yè)機(jī)器手（機(jī)械人）研究制造和應(yīng)用的擴(kuò)大，國(guó)際性學(xué)術(shù)交流活動(dòng)十分活躍，歐美各國(guó)和其他國(guó)家學(xué)術(shù)交流活動(dòng)開展很多。7.4 本章小結(jié)通過本章，對(duì)機(jī)械手的手部進(jìn)行了建模，并對(duì)結(jié)果以曲線的形式輸出仿真結(jié)果。對(duì)于ADAMS建模，在ADAMS/View提供有零件庫，可以創(chuàng)建各種基本的物體。對(duì)于復(fù)雜形狀的物體，可以使用ADAMS/Exchange模塊從其它CAD軟件（如：Pro/e）中輸入零件模型。致 謝    本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是老師考慮到學(xué)生日后的研究方向而特意為我安排的。通過這次訓(xùn)練，提高了自己的動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)能力和編程水平，為學(xué)生日后順利進(jìn)入機(jī)器人這一深邃的科研領(lǐng)域作下了鋪墊。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生收獲頗多，這與于老師的悉心指導(dǎo)是分不開的。老師公務(wù)繁忙，但是還是經(jīng)常抽時(shí)間來視察學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度，就畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中遇到的問題給予耐心指導(dǎo)，敦敦教誨，身體力行，實(shí)在令學(xué)生欽佩感動(dòng)不已！特此，學(xué)生鄭重向于老師表示感謝！    另外，學(xué)生還要感謝師兄，他們?cè)趯W(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中給出了許多有益的建議，特此表示感謝！參考文獻(xiàn)1  Craig, John J.  Introduction to robotics.  北京 機(jī)械工業(yè)出版社，2006 2  Basilio Bona and Aldo Curatella.  Identification of Industrial Robot Parameters for Advanced Model-Based Controllers Design  Proceedings of the 2005 IEEEInternational Conference on Robotics and Automation.  Barcelona, Spain, April 20053  索羅門采夫.  工業(yè)機(jī)器人圖冊(cè).  北京 機(jī)械工業(yè)出版社，1993 4  周伯英.  工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì).  北京 機(jī)械工業(yè)出版社，19955  郭洪紅 賀繼林 田宏宇 席巍.  工業(yè)機(jī)器人技術(shù).   西安電子科技大學(xué)出版社，20066  三浦宏文.  機(jī)電一體化實(shí)用手冊(cè).  科學(xué)出版社 OHM社，20017  陳國(guó)聯(lián) 王建華 夏建生.  電子技術(shù).   西安交通大學(xué)出版社，20028  沈?？?嚴(yán)武升 楊庚辰.  電機(jī)與電器.  北京理工大學(xué)出版社，20029  羅建軍 朱丹軍 顧剛 劉路放.  大學(xué)C+程序設(shè)計(jì)教程.  北京：高等教育出版社，200410 羅建軍 崔舒寧 楊琦.  大學(xué)Visual C+程序設(shè)計(jì)案例教程.  北京：高等教育出版社，2004 四 川 理 工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 設(shè)計(jì)（論文）題目： 搬運(yùn)機(jī)械手監(jiān)控系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) 學(xué)院： 專業(yè)： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 學(xué)生： 指導(dǎo)教師： 接受任務(wù)時(shí)間 教研室主任 （簽名） 院長(zhǎng) （簽名） 1畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 如圖所示為某自動(dòng)化生產(chǎn)車間中的自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手，用于將左工作臺(tái)上的工件搬運(yùn)到右工作臺(tái)上。機(jī)械手的全部動(dòng)作由汽缸驅(qū)動(dòng)，汽缸由電磁閥控制。對(duì)于上升 /下降、左移 /右移，其運(yùn)動(dòng)由雙線圈三位五通電磁閥控制，即上升電磁閥得電時(shí)機(jī)械手上升，下降電磁閥得電時(shí)機(jī)械手下降。對(duì)于夾緊 /放松，其運(yùn)動(dòng)由單線圈二位電磁閥控制，線圈得電時(shí)機(jī)械手夾緊，斷電時(shí)機(jī)械手放松。 圖 1 機(jī)械手搬運(yùn)工件示意圖 將機(jī)械手的原點(diǎn)（即原始位置）定為左位、上位、放松狀態(tài)。在原始狀態(tài)下，當(dāng)左工作臺(tái)上有工件時(shí)，機(jī)械手下降到下位，夾緊工件，上升到上位，右移到右位，在右工作臺(tái)無工件時(shí)，機(jī)械手下降到下位，放松，然后上升到上位，左移回工件 原位。該系統(tǒng)有三種工作模式，分別為：步進(jìn)、單周期、循環(huán)。 本設(shè)計(jì)的執(zhí)行器件的技術(shù)參數(shù)如表所示。 表 1 搬運(yùn)機(jī)械手監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行器件技術(shù)參數(shù) 輸出 輸出結(jié)果 名稱 技術(shù)參數(shù) 上升電磁鐵 電，機(jī)械手上升 下降電磁鐵 電，機(jī)械手下降 左行電磁鐵 電，機(jī)械手左行 右行電磁鐵 電，機(jī)械手右行 夾緊 /放松電磁鐵 電機(jī)械手夾緊，失電機(jī)械手放松 2指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說明 3進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 2 3 4 5 （論文）開題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）名稱 搬運(yùn)機(jī)械手監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）類型 指導(dǎo)教師 學(xué)生 姓名 學(xué)號(hào) 機(jī)械工程學(xué)院 、 機(jī)械制造及其自動(dòng)化 、 機(jī)電 073 一、選題依據(jù)：（簡(jiǎn)述研究現(xiàn)狀或生產(chǎn)需求情況，說明該設(shè)計(jì)（論文）目的意義。） 隨著工業(yè)自動(dòng)化的普及和發(fā)展，控制器的需求量逐年增大。殼體是閥類控制器上使用的通用型零件，該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度高，工藝過程長(zhǎng)，殼體質(zhì)量一直是影響控制器精度的主要指標(biāo)之一。由于原有殼體的加工設(shè)備陳舊，工藝落后等原因，嚴(yán)重影響了控制器的發(fā)展。為了改變落后的生產(chǎn) 狀態(tài)，緩解日趨緊張的供求關(guān)系，我們研究開發(fā)了多工步搬運(yùn)機(jī)械手。在設(shè)備的整體構(gòu)思，總體布局，機(jī)構(gòu)功能，驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)等方面，對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行了徹底改造，投入運(yùn)行以來，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)率高，工藝成本降低，深受廠家歡迎。 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用液壓方式，它具有在同等輸出功率下傳動(dòng)裝置體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、動(dòng)態(tài)性能好等特點(diǎn)， 13 個(gè)機(jī)械手的左右橫移，上升和下降及夾緊和松開等動(dòng)作及 4個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)位夾具的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，分別采用由方向閥和節(jié)流閥控制的 18 個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)，全部執(zhí)行元件由一個(gè) 4 6 級(jí)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一個(gè)流量為 24 l/單級(jí)葉片泵供油，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的造價(jià)大幅度降低。 在搬運(yùn)機(jī)械手的控制系統(tǒng)中，我們采用了 術(shù)，選用霍爾傳感器作為主令檢測(cè)信號(hào)，使用日本立石公司生產(chǎn)的 為控制器主體，常用 形圖邏輯設(shè)計(jì)方法較多，設(shè)計(jì)中我們采用流程圖法，按照零件加工過程設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)流程圖，一般控制系統(tǒng)都是由若干個(gè)穩(wěn)定工作狀態(tài)組成，每個(gè)工作狀態(tài) 是由于接受了某個(gè)切換主令信號(hào)而建立的。各個(gè)工作狀態(tài)用一個(gè)輔助繼電器進(jìn)行區(qū)分，輔助繼電器的狀態(tài)由切換主令信號(hào)來控制，這些切換主令信號(hào)分別來自按鈕、傳感器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器。輔助繼電器同時(shí)又是執(zhí)行元件的輸入變量。當(dāng)控制系統(tǒng)的輸入主令信號(hào)和執(zhí)行元件確定以后，將主令信號(hào)與各自工作狀態(tài)的約束條件，分別代入相應(yīng)的輔助繼電器邏輯方程和執(zhí)行元件的邏輯方程，即可完成自動(dòng)工作循環(huán)的邏輯控制。最后再考慮手動(dòng)控制系統(tǒng)及自動(dòng)循環(huán)與手動(dòng)控制之間的互鎖要求，即完成了全部控制系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)。 二、設(shè)計(jì)（論文研究）思路及工作方法 搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的要求 ,然后進(jìn)行了可編程控制器 I/O 點(diǎn)的分配、編寫了 制程序、繪制了原理圖 ;同時(shí) ,實(shí)現(xiàn)了 上位計(jì)算機(jī)組態(tài)王軟件的通訊、設(shè)備的連接與配置、數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造、圖形界面的設(shè)計(jì)和動(dòng)畫連接的建立等 ;最后運(yùn)行系統(tǒng)并調(diào)試成功。本設(shè)計(jì)利用工控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)行過程進(jìn)行監(jiān)控和管理 ,這對(duì)提高生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制水平有著重大的意義。 三、設(shè)計(jì)（論文研究）任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時(shí)間安排 。 1 2011 年 2 月 28 日 2011 年 3 月 13 日，查閱資料，完成文 獻(xiàn)綜述和開題報(bào)告； 2 2011 年 3 月 14 日 4 月 20 日，檢查 搬運(yùn)機(jī)械手監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 存在的問題，進(jìn)行維修；完成電器元件及 制模塊設(shè)計(jì)。 3 2011 年 4 月 21 日 5 月 22 日，利用 搬運(yùn)機(jī)械手 ，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 4 2011 年 5 月 23 日 5 月 29 日，使用說明書及畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的撰寫。 5 2011 年 5 月 30 日 6 月 10 日， 畢業(yè)設(shè)計(jì)的修改，答辯的準(zhǔn)備。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作組審核意見 難度 分量 綜合訓(xùn)練程度 教研室主任： 年 月 日 設(shè)計(jì)（論文）類型： A 理論研究； B 應(yīng)用研究； C 軟件設(shè)計(jì)； 1 搬運(yùn)機(jī)械手監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 緒論 . 3 言 . 3 業(yè)機(jī)械手的簡(jiǎn)史 . 3 業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用 . 3 造旋轉(zhuǎn)零件（轉(zhuǎn)軸、盤類、環(huán)類）自動(dòng)線 . 3 實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化方面 . 3 、鍛、焊熱處理等熱加工方面 . 3 械手的組成 . 4 行機(jī)構(gòu) . 4 動(dòng)機(jī)構(gòu) . 4 制系統(tǒng)分類 . 5 業(yè)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì) . 5 文主要研究?jī)?nèi)容 . 6 章小結(jié) . 6 2 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案 . 7 械手基本形式的 選擇 . 7 械手的主要部件及運(yùn)動(dòng) . 8 動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 . 9 械手的技術(shù)參數(shù)列表 . 9 章小結(jié) . 9 3 機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 9 部設(shè)計(jì)基本要求 . 9 型的手部結(jié)構(gòu) . 9 械手手抓的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 9 擇手抓的類型及夾緊裝置 . 9 抓的力學(xué)分析 . 10 緊力及驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 . 手抓夾持范圍 計(jì)算 . 12 械手手抓夾持精度的分析計(jì)算 . 13 簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 14 章小結(jié) . 16 4 腕部的設(shè) 計(jì)計(jì)算 . 17 部設(shè)計(jì)的基本要求 . 17 部的結(jié)構(gòu)以及選擇 . 17 2 型的腕部結(jié)構(gòu) . 17 部 結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 . 18 部的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 18 部設(shè)計(jì)考慮的參數(shù) . 18 部的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 . 18 部驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 . 19 壓缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 . 20 片和輸出軸間的連接螺釘 . 21 章小結(jié) . 22 5 臂部的設(shè)計(jì)及有關(guān)計(jì)算 . 23 部設(shè)計(jì)的基本要求 . 23 臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇 . 24 臂的典型運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) . 24 臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 . 24 臂直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 . 24 臂摩擦力的分析與計(jì)算 . 24 臂慣性力的計(jì)算 . 26 封裝置的摩擦阻力 . 26 壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定 . 26 章小結(jié) . 28 6 機(jī)身的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 29 身的整體設(shè)計(jì) . 29 身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 30 身升降機(jī)構(gòu)的計(jì)算 . 34 臂偏重力矩的 計(jì)算 . 34 降不自鎖條件分析計(jì)算 . 35 臂做升降運(yùn)動(dòng)的液壓缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 . 36 承的選擇分析 . 36 章小結(jié) . 37 7 型的建立與仿真 . 38 擬樣機(jī)技術(shù) . 38 件 . 38 部模型的建立 . 40 章小結(jié) . 44 3 1 緒論 用于再現(xiàn)人手的的功能的技術(shù)裝置稱為 1機(jī) 械 手 。 機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為 2工 業(yè) 機(jī) 械 手 。 工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng) 域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科 機(jī)械手工程。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。 工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手也是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。他的特點(diǎn)是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的 發(fā)展空間。 機(jī)械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動(dòng)條件，顯著的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因而，受到很多國(guó)家的重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場(chǎng)合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國(guó)近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)的 3重 視 。 機(jī)械手是一種能自動(dòng)控制并可從新編程以變動(dòng)的多功能機(jī)器，他有多個(gè)自由度，可以搬運(yùn)物體以完成在不同環(huán)境中的工作。 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡(jiǎn)單，專用性較強(qiáng)。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡(jiǎn)稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，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。 業(yè)機(jī)械手的簡(jiǎn)史 現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械手起源于 20世紀(jì) 50年代初，是基于示教再現(xiàn)和主 從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動(dòng)作功能的柔性自動(dòng)化 4產(chǎn) 品 。 機(jī)械手首先是從美國(guó)開始研制的。 1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。他的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。 2 1962年，美國(guó)機(jī)械鑄造公司在上述方案的基礎(chǔ)之上又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。商名為 萬能自動(dòng) )。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂回轉(zhuǎn)、俯仰，用液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓最存儲(chǔ)裝置。不少球坐標(biāo)式通用機(jī)械手就是在這個(gè)基 礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動(dòng)公司（ ,專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。 1962 年美國(guó)機(jī)械鑄造公司也試驗(yàn)成功一種叫 械手，原意是靈活搬運(yùn)。該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)，臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、采用液壓驅(qū)動(dòng)，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機(jī)械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國(guó)外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。 1978 年美國(guó) 司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小 于 1毫米。 美國(guó)還十分注意提高機(jī)械手的可靠性，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，降低成本。如 年機(jī)械手試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行各種性能的試驗(yàn)。準(zhǔn)備把故障前平均時(shí)間（注：故障前平均時(shí)間是指一臺(tái)設(shè)備可靠性的一種量度。它給出在第一次故障前的平均運(yùn)行時(shí)間），由 400小時(shí)提高到 1500 小時(shí)，精度可提高到 德國(guó)機(jī)器制造業(yè)是從 1970 年開始應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。德國(guó) 司還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。 瑞士 用示教方法編制程序 。 瑞典安莎公司采用機(jī)械手清理鑄鋁齒輪箱毛刺等。 日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)家。自 1969 年從美國(guó)引進(jìn)二種典型機(jī)械手后，大力研究機(jī)械手的研究。據(jù)報(bào)道， 1979年從事機(jī)械手的研究工作的大專院校、研究單位多達(dá) 50多個(gè)。 1976年個(gè)大學(xué)和國(guó)家研究部門用在機(jī)械手的研究費(fèi)用 42%。1979年日本機(jī)械手的產(chǎn)值達(dá) 443億日元，產(chǎn)量為 14535臺(tái)。其中固定程序和可變程序約占一半，達(dá) 222億日元，是 1978年的二倍。具有記憶功能的機(jī)械手產(chǎn)值約為 67億日元，比 1978年增長(zhǎng) 50%。智能機(jī)械手約為 17 億日元，為 1978年的 6倍。截止 1979年，機(jī)械手累計(jì)產(chǎn)量達(dá) 56900臺(tái)。在數(shù)量上已占世界首位，約占 70%，并以每年 50%60%的速度增長(zhǎng)。使用機(jī)械手最多的是汽車工業(yè)，其次是電機(jī)、電器。預(yù)計(jì)到 1990年將有 55萬機(jī)器人在工作。 第二代機(jī)械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺機(jī)能。目前國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺和視覺機(jī)械手。 第三代機(jī)械手（機(jī)械人）則能獨(dú)立地完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為 柔性制造系統(tǒng) 柔性制造單元 (重要一環(huán)。 隨著工業(yè)機(jī)器手（機(jī)械人）研究制造和應(yīng)用的擴(kuò)大，國(guó)際性學(xué)術(shù)交流活動(dòng)十分活躍，歐美各國(guó)和其他國(guó)家學(xué)術(shù)交流活動(dòng)開展很多。 3 機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對(duì)象。機(jī)械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛 5廣 泛 。 在現(xiàn)代工業(yè)中，生 產(chǎn)過程中的自動(dòng)化已成為突出的主題。各行各業(yè)的自動(dòng)化水平越來越高，現(xiàn)代化加工車間，常配有機(jī)械手，以提高生產(chǎn)效率，完成工人難以完成的或者危險(xiǎn)的工作?？稍跈C(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)很大程度上不是連續(xù)的。據(jù)資料介紹，美國(guó)生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有 75%是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在 50 件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時(shí)間僅占零件生產(chǎn)時(shí)間的 5%。從這里可以看出，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而產(chǎn)生的。目前在我國(guó)機(jī)械手常用于完成的工作有：注塑工業(yè)中從模具中快速抓取制品并 將制品傳誦到下一個(gè)生產(chǎn)工序；機(jī)械手加工行業(yè)中用于取料、送料；澆鑄行業(yè)中用于提取高溫熔液等等。本文以能夠?qū)崿F(xiàn)這類工作的搬運(yùn)機(jī)械手為研究對(duì)象。下面具體說明機(jī)械手在工業(yè)方面的應(yīng)用。 造旋轉(zhuǎn)零件（轉(zhuǎn)軸、盤類、環(huán)類）自動(dòng)線 一般都采用機(jī)械手在機(jī)床之間傳遞零件。國(guó)內(nèi)這類生產(chǎn)線很多，如沈陽永泵廠的深井泵軸承體加工自動(dòng)線（環(huán)類），大連電機(jī)廠的 4 號(hào)和 5 號(hào)電動(dòng)機(jī)加工自動(dòng)線（軸類），上海拖拉機(jī)廠的齒坯自動(dòng)線（盤類）等。 加工箱體類零件的組合機(jī)床自動(dòng)線，一般采用隨行夾具傳送工件，也有采用機(jī)械手的，如上海動(dòng)力機(jī)廠的氣蓋 加工自動(dòng)線轉(zhuǎn)位機(jī)械手 。 實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化方面 各類半自動(dòng)車床，有自動(dòng)加緊、進(jìn)刀、切削、退刀和松開的功能，單仍需人工上下料；裝上機(jī)械手，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)，一人看管多臺(tái)機(jī)床。目前，機(jī)械手在這方面應(yīng)用很多，如上海柴油機(jī)廠的曲拐自動(dòng)車床和座圈自動(dòng)車床機(jī)械手，大連第二車床廠的自動(dòng)循環(huán)液壓仿行車床機(jī)械手，沈陽第三機(jī)床廠的 海第二機(jī)床廠的滾銑花鍵機(jī)床機(jī)械手等。由于這方面的使用已有成功的經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)一些機(jī)床廠已在這類產(chǎn)品出廠是就附上機(jī)械手，或?yàn)橛脩舭惭b機(jī)械手提供條件。如上海第二汽車配件廠的燈殼 沖壓生產(chǎn)線機(jī)械手（生產(chǎn)線中有兩臺(tái)多工位機(jī)床）和天津二注塑機(jī)有加料、合模、成型、分模等自動(dòng)工作循環(huán)，裝上機(jī)械手的自動(dòng)裝卸工件，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)。目前機(jī)械手在沖床上應(yīng)用有兩個(gè)方面：一是 160t 以上的沖床用機(jī)械手的較多。如沈陽低壓開關(guān)廠 200t 環(huán)類沖床磁力起重器殼體下料機(jī)械手和天京拖拉機(jī)廠400一是用于多工位沖床，用作沖壓件工位間步進(jìn)輕局技術(shù)研究所制作的 1200 、鍛、焊熱處理等熱加工方面 模鍛方面，國(guó)內(nèi)大批量生產(chǎn)的 3t、 5t、 10t 模鍛錘，其 所配的轉(zhuǎn)底爐，用兩只機(jī) 4 械手成一定角度布置早爐前，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出料自動(dòng)化。上海柴油機(jī)廠、北京內(nèi)燃機(jī)廠、洛陽拖拉機(jī)廠等已有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。 械手的組成 工業(yè)機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分組成 6組 成 。 行機(jī)構(gòu) （ 1）手部 既直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動(dòng)型（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單）。手部多為兩指（也有多指）；根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤。 傳力機(jī)構(gòu)形式教多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜槭杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。 （ 2） 腕部 是連接手部和臂部的部件，并可用來調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作范圍，并使機(jī)械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕有獨(dú)立的自由度。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、上下擺動(dòng)、左右擺動(dòng)。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足工作要求，有些動(dòng)作較為簡(jiǎn)單的專用機(jī)械手，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手部搬運(yùn)工件。 目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈 巧但回轉(zhuǎn)角度?。ㄒ话阈∮?2700） ,并且要求嚴(yán)格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動(dòng)或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。 （ 3）臂部 手臂部件是機(jī)械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動(dòng)他們做空間運(yùn)動(dòng)。 臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。因此，一般來說臂部具有三個(gè)自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)。 手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和 各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較為多，受力復(fù)雜。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機(jī)械手的工作性能。 （ 4） 行走機(jī)構(gòu) 有的工業(yè)機(jī)械手帶有行走機(jī)構(gòu)，我國(guó)的正處于仿真階段。 動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分。根據(jù)動(dòng)力源的不同 , 工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等四類。采用液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手 ,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便。 5 制系統(tǒng)分類 在機(jī)械手的控 制上，有點(diǎn)動(dòng)控制和連續(xù)控制兩種方式。大多數(shù)用插銷板進(jìn)行點(diǎn)位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計(jì)算機(jī)控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性。 (1)工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 )，而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從 91年的 7年的 (2)機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化 :由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī) ;國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。 (3)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化 ;器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu) :大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 (4)機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。 (5)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真 、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。 (6)當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。 (7)機(jī)器人化機(jī)械開始興起。從 94年美國(guó)開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來，這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技 攻關(guān)開始起步，在國(guó)家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前己基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人 ;其中有 130多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近 30條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線 (站 )上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人己應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如 :可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品 :機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比 有差距 ;在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)己安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約 200臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計(jì)”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè) 6 化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程 863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機(jī)器人， 6000果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種 :在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開發(fā)用方面則剛剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行 列之 7 10中 。 文主 要研究?jī)?nèi)容 本文研究了國(guó)內(nèi)外機(jī)械手發(fā)展的現(xiàn)狀，通過學(xué)習(xí)機(jī)械手的工作原理，熟悉了搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，確定了搬運(yùn)機(jī)械手的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對(duì)搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的力學(xué)模型分析，完成了機(jī)械手機(jī)械方面的設(shè)計(jì)工作（包括傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分、驅(qū)動(dòng)部分）的設(shè)計(jì)工作。進(jìn)而運(yùn)用 握了機(jī)械仿真的一般過程。 章小結(jié) 本章簡(jiǎn)要的介紹了機(jī)械手的基本概念。在機(jī)械手的組成上，系統(tǒng)的從執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及控制部分三個(gè)方面說明。比較細(xì)致的介紹了機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì) ，簡(jiǎn)要的敘述了本文研究的內(nèi)容。 2機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案 7 2 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案 本課題是輕型平動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真。本設(shè)計(jì)主要任務(wù)是完成機(jī)械手的結(jié)構(gòu)方面設(shè)計(jì)，以及 本章中對(duì)機(jī)械手的座標(biāo)形式、自由度、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等進(jìn)行了確定。因此，在機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)，然后通過 械手基本形式的選擇 常見的工業(yè)機(jī)械手根據(jù)手臂的動(dòng)作形態(tài) ,按坐標(biāo)形式大致可以分為以下 4種 : (1)直角坐標(biāo)型機(jī)械手 ;(2)圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手 ; ( 3)球坐標(biāo) (極坐標(biāo) )型機(jī)械手 ; (4)多關(guān)節(jié)型機(jī)機(jī)械手。其中圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊 ,定位精度較高 ,占地面積小，因此本設(shè)計(jì)采用圓柱坐標(biāo) 11型 。 圖 機(jī)械手搬運(yùn)物品示意圖。圖中機(jī)械手的任務(wù)是將傳送帶 。 圖 械手基本形式示意 如圖所示為某自動(dòng)化生產(chǎn)車間中的自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手，用于將左工作臺(tái)上的工件搬運(yùn)到右工作臺(tái)上。機(jī)械手的全部動(dòng)作由汽缸驅(qū)動(dòng)，汽缸由電磁閥控制。對(duì)于上升 /下降、左移 /右移，其運(yùn)動(dòng)由雙線 圈三位五通電磁閥控制，即上升電磁閥得電時(shí)機(jī)械手上升，下降電磁閥得電時(shí)機(jī)械手下降。對(duì)于夾緊 /放松，其運(yùn)動(dòng)由單線圈二位電磁閥控制，線圈得電時(shí)機(jī)械手夾緊，斷電時(shí)機(jī)械手放松。 2機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案 8 圖 械手搬運(yùn)工件示意圖 將機(jī)械手的原點(diǎn)（即原始位置）定為左位、上位、放松狀態(tài)。在原始狀態(tài)下，當(dāng)左工作臺(tái)上有工件時(shí)，機(jī)械手下降到下位，夾緊工件，上升到上位，右移到右位，在右工作臺(tái)無工件時(shí)，機(jī)械手下降到下位，放松，然后上升到上位，左移回原位。該系統(tǒng)有三種工作模式，分別為：步進(jìn)、單周期 、循環(huán)。 在圓柱坐在圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手的基本方案選定后，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，為了滿足設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)關(guān)于機(jī)械手具有 5個(gè)自由度既：手抓張合；手部回轉(zhuǎn)；手臂伸縮；手臂回轉(zhuǎn)；手臂升降 5個(gè)主要運(yùn)動(dòng)。 本設(shè)計(jì)機(jī)械手主要由 4個(gè)大部件和 5個(gè)液壓缸組成：（ 1）手部，采用一個(gè)直線液壓缸，通過機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手抓的張合。（ 2） 腕部，采用一個(gè)回轉(zhuǎn)液壓缸實(shí)現(xiàn)手部回轉(zhuǎn) 0180工件 9 （ 3）臂部，采用直線缸來實(shí)現(xiàn)手臂平動(dòng) （ 4）機(jī)身，采用一個(gè)直線缸和一個(gè)回轉(zhuǎn)缸來實(shí)現(xiàn) 手臂升降和回轉(zhuǎn)。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分 , 工業(yè)機(jī)械手的性能價(jià)格比在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)方案及其裝置。根據(jù)動(dòng)力源的不同 , 工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等四類。采用液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手 ,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便，驅(qū)動(dòng)力大等優(yōu)點(diǎn)。因此，機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案選擇液壓驅(qū)動(dòng)。 械手的技術(shù)參數(shù)列表 一、用途：搬運(yùn) :用于車間搬運(yùn) 二、設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) : 1、抓重 :60夾持式手部 ) 2、自由度數(shù) :5個(gè)自由度 3、座標(biāo)型式 :圓柱座標(biāo) 4、最大工 作半徑 :1600、手臂最大中心高 :1248、手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù) 伸縮行程： 1200縮速度： 83mm/s 升降行程： 300降速度： 67mm/s 回轉(zhuǎn)范圍 : 00 180 7、手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù) 回轉(zhuǎn)范圍 : 00 180 章小結(jié) 本章對(duì)機(jī)械手的整體部分進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，選擇了機(jī)械手的基本形式以及自由度，確定了本設(shè)計(jì)采用液壓驅(qū)動(dòng)，給出了設(shè)計(jì)中機(jī)械手的一些技術(shù)參數(shù)。下面的設(shè)計(jì)計(jì)算將以次進(jìn)行。 3 機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 9 3 機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 部設(shè)計(jì)基本要求 （ 1） 應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動(dòng)力。應(yīng)當(dāng)考慮到在一定的夾緊力下，不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所需的驅(qū)動(dòng)力大小是不同的。 （ 2） 手指應(yīng)具有一定的張開范圍，手指應(yīng)該具有足夠的開閉角度（手指從張開到閉合繞支點(diǎn)所轉(zhuǎn)過的角度） ，以便于抓取工件。 （ 3） 要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高，在保證本身剛度、強(qiáng)度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕手臂的負(fù)載。 （ 4） 應(yīng)保證手抓的夾持精度。 型的手部結(jié)構(gòu) （ 1） 回轉(zhuǎn)型 包括滑槽杠桿式和連桿杠桿式兩種。 （ 2） 移動(dòng)型 移動(dòng)型即兩手指相對(duì)支座作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 （ 3）平面平移型。 本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)平動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)，考慮到所要達(dá)到的原始參數(shù)：手抓張合角 = 060 ，夾取重量為 60常用的工業(yè)機(jī)械手手部 ,按握持工件的原理 ,分為夾持和吸附兩大類。吸附式 常用于抓取工件表面平整、面積較大的板狀物體 ,不適合用于本方案。本設(shè)計(jì)機(jī)械手采用夾持式手指 ,夾持式機(jī)械手按運(yùn)動(dòng)形式可分為回轉(zhuǎn)型和平移 型。平移型手指的張開閉合靠手指的平行移動(dòng) ,這種手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 適于夾持平板方料 , 且工件徑向尺寸的變化不影響其軸心的位置 , 其理論夾持誤差零。 若 采用典型的平移型手指 , 驅(qū)動(dòng)力需加在手指移動(dòng)方向上 ,這樣會(huì)使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜且體積龐大。 顯然是不合適的，因此不選擇這種類型。 通過綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇二指回轉(zhuǎn)型手抓，采用滑槽杠桿這種結(jié)構(gòu)方式。夾緊裝置選擇常開式夾緊裝置，它在彈簧的作用下機(jī)械 手手抓閉和，在壓力油作用下，彈簧被壓縮，從而機(jī)械手手指張開。 10 抓的力學(xué)分析 下面對(duì)其基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析：滑槽杠桿 圖 a）為常見的滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)。 (a) (b) 圖 槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)、受力分析 1 手指 2 銷軸 3 杠桿 在杠桿 3的作用下，銷軸 2向上的拉力為 F，并通過銷軸中心 手指 1的滑槽對(duì)銷軸的反作用力為 2， 其力的方向 垂直于滑槽的中心線 1 2指向 o 點(diǎn)，交 1F 和2F 的延長(zhǎng)線于 。 由 =0 得 12FF=0 得 1 2 11由 01M F =0 得 1 h 11 F= 2a （ 式中 a 手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱中心的距離（ . 工件被夾緊時(shí)手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的夾角。 由分析可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力 F 一定時(shí)， 角增大，則握力 隨之增大，但 角過大會(huì)導(dǎo)致拉桿行程過大，以及手部結(jié)構(gòu)增大，因此最好 = 030 040 。 緊力及驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 手指加在工件上的夾緊力，是設(shè) 計(jì)手部的主要依據(jù)。必須對(duì)大小、方向和作用點(diǎn)進(jìn)行分析計(jì)算。一般來說，需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。 手指對(duì)工件的夾緊力可按公式計(jì)算： 1 2 3 K K G（ 式中 1K 安全系數(shù)，通常 2k 工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。可近似按下式估2 1 bK a其中 a，重力方向的最大上升加速度；t響 運(yùn)載時(shí)工件最大上升速度 系統(tǒng)達(dá)到最高速度的時(shí)間，一般選取 K 方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進(jìn)行選擇。 G 被抓取工件所受重力（ N）。 表 3壓缸的工作壓力 作用在活塞上外力 F（ N） 液壓缸工作壓力 用在活塞上外力 F（ N） 液壓缸工作壓力 于 5000 2 0 0 0 0 3 0 0 0 0 5000 10000 3 0 0 0 0 5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2 0 0 0 0 50000以上 計(jì)算：設(shè) a=100mm,b=50010 040 ;機(jī)械手達(dá)到最高響應(yīng)時(shí)間為 夾緊力 驅(qū)動(dòng)力 F 和 驅(qū)動(dòng)液壓缸的尺寸。 12 (1) 設(shè)1 2 1 bK a= 根據(jù)公式，將已知條件帶入： 1 . 0 2 0 . 5 5 8 8 4 4 9 . 8 （ 2）根據(jù)驅(qū)動(dòng)力公式得： 202 1 0 0 c o s 3 0 4 4 9 . 850F 計(jì) 算=1378N （ 3）取 1378 16210 . 8 5 計(jì) 算實(shí) 際 （ 4）確定液壓缸的直徑 D 224F D d p實(shí) 際選取活塞桿直徑 d=擇液壓缸壓力油工作壓力 P= 524 4 1 6 2 1 0 . 5 8 70 . 8 1 0 0 . 7 51 0 . 5 實(shí) 際根據(jù)表 選取液壓缸內(nèi)徑為： D=63活塞桿內(nèi)徑為 : D=63 取 d=32 手抓夾持范圍計(jì)算 為了保證手抓張開角為 060 ，活塞桿運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度為 34 手抓夾持范圍，手指長(zhǎng) 100手抓沒有張開角的時(shí)候，如圖 a） 所示，根據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，它的最小 夾持半徑1R 40，當(dāng)張開 060 時(shí)，如圖 b） 所示，最 大夾持半徑 2R 計(jì)算如下： 002 1 0 0 3 0 4 0 c o s 3 0 9 0R t g 機(jī)械手的夾持半徑從 40 90 13 （ a） (b) 圖 抓張開示意圖 械手手抓夾持精度的分析計(jì)算 機(jī)械手的精度設(shè)計(jì)要求工件定位準(zhǔn)確 ,抓取精度高 ,重復(fù)定位精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好 ,并有足夠的抓取能 12力 。 機(jī)械手能否準(zhǔn)確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決于機(jī)械手的定位精度（由臂部和腕部等運(yùn)動(dòng)部件來決定），而且也于機(jī)械手夾持誤差大小有關(guān)。特別是在多品種的中、 小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺 寸在一定范圍內(nèi)變化，一定進(jìn)行機(jī)械手的夾持誤差。圖 抓夾持誤差分析示意圖 該設(shè)計(jì)以棒料來分析機(jī)械手的夾持誤差精度。 機(jī)械手的夾持范圍為 8080 14 一般夾持誤差不超過 1析如下： 工件的平均半徑： 90 40265 手指長(zhǎng) 100l ,取 角 02 120 偏轉(zhuǎn)角 按最佳偏轉(zhuǎn)角確定： 1 1 0060c o s c o s 4 6s i n 1 0 0 s i n 6 0 計(jì)算 0 s i n c o s 1 0 0 00 0 co s 4 6 0R M 2 22 2 2m a x m i n2 c o s 2 c o s 0 . 6 7 82 s i n s i n s i n s i X M A R Rl l l l 夾持誤差滿足設(shè)計(jì)要求。 選擇彈簧是壓縮條件，選擇圓柱壓縮彈簧。如圖 示，計(jì)算 13過 程 如下。 圖 柱螺旋彈簧的幾何參數(shù) (1)取許用切應(yīng)力 800 15 (2)=8，則 4 1 0 . 6 1 54 4 6 （ 4 1 0 . 6 1 54 4 6 4 8 1 0 . 6 1 5 1 . 1 8 34 8 4 6 (3) 四 川 理 工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 設(shè)計(jì)（論文）題目： 搬運(yùn)機(jī)械手監(jiān)控系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) 學(xué)院： 專業(yè)： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 學(xué)生： 指導(dǎo)教師： 接受任務(wù)時(shí)間 教研室主任 （簽名） 院長(zhǎng) （簽名） 1畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 如圖所示為某自動(dòng)化生產(chǎn)車間中的自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手，用于將左工作臺(tái)上的工件搬運(yùn)到右工作臺(tái)上。機(jī)械手的全部動(dòng)作由汽缸驅(qū)動(dòng)，汽缸由電磁閥控制。對(duì)于上升 /下降、左移 /右移，其運(yùn)動(dòng)由雙線圈三位五通電磁閥控制，即上升電磁閥得電時(shí)機(jī)械手上升，下降電磁閥得電時(shí)機(jī)械手下降。對(duì)于夾緊 /放松，其運(yùn)動(dòng)由單線圈二位電磁閥控制，線圈得電時(shí)機(jī)械手夾緊，斷電時(shí)機(jī)械手放松。 圖 1 機(jī)械手搬運(yùn)工件示意圖 將機(jī)械手的原點(diǎn)（即原始位置）定為左位、上位、放松狀態(tài)。在原始狀態(tài)下，當(dāng)左工作臺(tái)上有工件時(shí)，機(jī)械手下降到下位，夾緊工件，上升到上位，右移到右位，在右工作臺(tái)無工件時(shí)，機(jī)械手下降到下位，放松，然后上升到上位，左移回工件 原位。該系統(tǒng)有三種工作模式，分別為：步進(jìn)、單周期、循環(huán)。 本設(shè)計(jì)的執(zhí)行器件的技術(shù)參數(shù)如表所示。 表 1 搬運(yùn)機(jī)械手監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行器件技術(shù)參數(shù) 輸出 輸出結(jié)果 名稱 技術(shù)參數(shù) 上升電磁鐵 電，機(jī)械手上升 下降電磁鐵 電，機(jī)械手下降 左行電磁鐵 電，機(jī)械手左行 右行電磁鐵 電，機(jī)械手右行 夾緊 /放松電磁鐵 電機(jī)械手夾緊，失電機(jī)械手放松 2指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說明 3進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 2 3 4 5 （論文）開題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）名稱 搬運(yùn)機(jī)械手監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）類型 指導(dǎo)教師 學(xué)生 姓名 學(xué)號(hào) 機(jī)械工程學(xué)院 、 機(jī)械制造及其自動(dòng)化 、 機(jī)電 073 一、選題依據(jù)：（簡(jiǎn)述研究現(xiàn)狀或生產(chǎn)需求情況，說明該設(shè)計(jì)（論文）目的意義。） 隨著工業(yè)自動(dòng)化的普及和發(fā)展，控制器的需求量逐年增大。殼體是閥類控制器上使用的通用型零件，該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度高，工藝過程長(zhǎng)，殼體質(zhì)量一直是影響控制器精度的主要指標(biāo)之一。由于原有殼體的加工設(shè)備陳舊，工藝落后等原因，嚴(yán)重影響了控制器的發(fā)展。為了改變落后的生產(chǎn) 狀態(tài)，緩解日趨緊張的供求關(guān)系，我們研究開發(fā)了多工步搬運(yùn)機(jī)械手。在設(shè)備的整體構(gòu)思，總體布局，機(jī)構(gòu)功能，驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)等方面，對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行了徹底改造，投入運(yùn)行以來，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)率高，工藝成本降低，深受廠家歡迎。 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用液壓方式，它具有在同等輸出功率下傳動(dòng)裝置體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、動(dòng)態(tài)性能好等特點(diǎn)， 13 個(gè)機(jī)械手的左右橫移，上升和下降及夾緊和松開等動(dòng)作及 4個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)位夾具的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，分別采用由方向閥和節(jié)流閥控制的 18 個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)，全部執(zhí)行元件由一個(gè) 4 6 級(jí)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一個(gè)流量為 24 l/單級(jí)葉片泵供油，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的造價(jià)大幅度降低。 在搬運(yùn)機(jī)械手的控制系統(tǒng)中，我們采用了 術(shù)，選用霍爾傳感器作為主令檢測(cè)信號(hào)，使用日本立石公司生產(chǎn)的 為控制器主體，常用 形圖邏輯設(shè)計(jì)方法較多，設(shè)計(jì)中我們采用流程圖法，按照零件加工過程設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)流程圖，一般控制系統(tǒng)都是由若干個(gè)穩(wěn)定工作狀態(tài)組成，每個(gè)工作狀態(tài) 是由于接受了某個(gè)切換主令信號(hào)而建立的。各個(gè)工作狀態(tài)用一個(gè)輔助繼電器進(jìn)行區(qū)分，輔助繼電器的狀態(tài)由切換主令信號(hào)來控制，這些切換主令信號(hào)分別來自按鈕、傳感器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器。輔助繼電器同時(shí)又是執(zhí)行元件的輸入變量。當(dāng)控制系統(tǒng)的輸入主令信號(hào)和執(zhí)行元件確定以后，將主令信號(hào)與各自工作狀態(tài)的約束條件，分別代入相應(yīng)的輔助繼電器邏輯方程和執(zhí)行元件的邏輯方程，即可完成自動(dòng)工作循環(huán)的邏輯控制。最后再考慮手動(dòng)控制系統(tǒng)及自動(dòng)循環(huán)與手動(dòng)控制之間的互鎖要求，即完成了全部控制系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)。 二、設(shè)計(jì)（論文研究）思路及工作方法 搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的要求 ,然后進(jìn)行了可編程控制器 I/O 點(diǎn)的分配、編寫了 制程序、繪制了原理圖 ;同時(shí) ,實(shí)現(xiàn)了 上位計(jì)算機(jī)組態(tài)王軟件的通訊、設(shè)備的連接與配置、數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造、圖形界面的設(shè)計(jì)和動(dòng)畫連接的建立等 ;最后運(yùn)行系統(tǒng)并調(diào)試成功。本設(shè)計(jì)利用工控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)行過程進(jìn)行監(jiān)控和管理 ,這對(duì)提高生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制水平有著重大的意義。 三、設(shè)計(jì)（論文研究）任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時(shí)間安排 。 1 2011 年 2 月 28 日 2011 年 3 月 13 日，查閱資料，完成文 獻(xiàn)綜述和開題報(bào)告； 2 2011 年 3 月 14 日 4 月 20 日，檢查 搬運(yùn)機(jī)械手監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 存在的問題，進(jìn)行維修；完成電器元件及 制模塊設(shè)計(jì)。 3 2011 年 4 月 21 日 5 月 22 日，利用 搬運(yùn)機(jī)械手 ，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 4 2011 年 5 月 23 日 5 月 29 日，使用說明書及畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的撰寫。 5 2011 年 5 月 30 日 6 月 10 日， 畢業(yè)設(shè)計(jì)的修改，答辯的準(zhǔn)備。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作組審核意見 難度 分量 綜合訓(xùn)練程度 教研室主任： 年 月 日 設(shè)計(jì)（論文）類型： A 理論研究； B 應(yīng)用研究； C 軟件設(shè)計(jì)；