642 PLC控制機械手設(shè)計

642 PLC控制機械手設(shè)計,plc,控制,節(jié)制,機械手,設(shè)計 1PLC 控制機械手設(shè)計機械手電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點之外，還要求有連續(xù)控制和手動控制等操作方式。工作方式的選擇可以很方便地在操作面板上表示出來。當(dāng)旋鈕打向回原點時，系統(tǒng)自動地回到左上角位置待命。當(dāng)旋鈕打向自動時，系統(tǒng)自動完成各工步操作，且循環(huán)動作。當(dāng)旋鈕打向手動時，每一工步都要按下該工步按鈕才能實現(xiàn)。以下是設(shè)計該機械手控制程序的步驟和方法。1、機械手傳送工件系統(tǒng)示意圖，如圖 1 所示。圖 1 機械手傳送示意及操作面板圖22、輸入和輸出點分配表及原理接線圖表 1 機械手傳送系統(tǒng)輸入和輸出點分配表名 稱 代號 輸入 名 稱 代號 輸入 名 稱 代號 輸出啟動 SB1 X0 夾緊 SB5 X10 電磁閥下降 YV1 Y0下限行程 SQ1 X1 放松 SB6 X11 電磁閥夾緊 YV2 Y1上限行程 SQ2 X2 單步上升 SB7 X12 電磁閥上升 YV3 Y2右限行程 SQ3 X3 單步下降 SB8 X13 電磁閥右行 YV4 Y3左限行程 SQ4 X4 單步左移 SB9 X14 電磁閥左行 YV5 Y4停止 SB2 X5 單步右移 SB10 X15 原點指示 EL Y5手動操作 SB3 X6 回原點 SB11 X16連續(xù)操作 SB4 X7 工件檢測 SQ5 X1733、操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)包括回原點程序，手動單步操作程序和自動連續(xù)操作程序，如圖 3 所示。其原理是：把旋鈕置于回原點，X16 接通，系統(tǒng)自動回原點， Y5 驅(qū)動指示燈亮。再把旋鈕置于手動，則 X6 接通，其常閉觸頭打開，程序不跳轉(zhuǎn)（CJ 為一跳轉(zhuǎn)指令，如果 CJ 驅(qū)動，則跳到指針 P 所指 P0 處） ，執(zhí)行手動程序。之后，由于 X7 常閉觸點，當(dāng)執(zhí)行 CJ 指令時，跳轉(zhuǎn)到 P1 所指的結(jié)束位置。如果旋鈕置于自動位置， （既 X6 常閉閉合、 X7 常閉打開）則程序執(zhí)行時跳過手動程序，直接執(zhí)行自動程序。4、回原位程序回原位程序如圖 4 所示。用 S10S12 作回零操作元件。應(yīng)注意，當(dāng)用 S10S19 作回零操作時，在最后狀態(tài)中在自我復(fù)位前應(yīng)使特殊繼電器M8043 置 1。45、手動單步操作程序如圖 5 所示。圖中上升/下降，左移/右移都有聯(lián)鎖和限位保護。56、自動操作程序自動操作狀態(tài)轉(zhuǎn)移見圖 6 所示。當(dāng)機械手處于原位時，按啟動 X0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S20，驅(qū)動下降 Y0，當(dāng)?shù)竭_(dá)下限位使行程開關(guān) X1 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S21，而 S20 自動復(fù)位。S21 驅(qū)動 Y1 置位，延時 1 秒，以使電磁力達(dá)到最大夾緊力。當(dāng) T0 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S22，驅(qū)動 Y2 上升，當(dāng)上升到達(dá)最高位，X2 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S23。S23 驅(qū)動 Y3 右移。移到最右位，X3 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S24 下降。下降到最低位，X1 接通，電磁鐵放松。為了使電磁力完全失掉，延時 1 秒。延時時間到，T1 接6通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S26 上升。上升到最高位， X2 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S27左移。左移到最左位，使 X4 接通，返回初始狀態(tài)，再開始第二次循環(huán)動作。在編寫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖時注意各狀態(tài)元件只能使用一次，但它驅(qū)動的線圈，卻可以使用多次，但兩者不能出現(xiàn)在連續(xù)位置上。因此步進(jìn)順控的編程，比起用基本指令編程較為容易，可讀性較強。7、機械手傳送系統(tǒng)梯形圖如圖 7 所示。圖中從第 0 行到第 27 行為回原位狀態(tài)程序。從第 28行到第 66 行，為手動單步操作程序。從第 67 行到第 129 行為自動操作程序。這三部分程序（又稱為模塊）是圖 3 的操作系統(tǒng)運行的?；卦怀绦蚝妥詣硬僮鞒绦?。是用步進(jìn)順控方式編程。在各步進(jìn)順控末行，都以 RET 結(jié)束本步進(jìn)順控程序塊。但兩者又有不同。回原位程序不能自動返回初始態(tài) S1。而自動操作程序能自動返回初態(tài) S2。78、指令語句表8南 京 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)前期工作材料學(xué) 生 姓 名 : 唐曉靜 學(xué) 號： 0101140104學(xué) 院 (系 ): 機械工程學(xué)院專 業(yè) : 機械設(shè)計制造及其自動化設(shè)計 (論 文 )題 目 : 近距離自動移動式機械手臂設(shè)計氣壓驅(qū)動式指 導(dǎo) 教 師 : 呂夏 副高(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))材 料 目 錄序號 名 稱 數(shù)量 備 注1 畢業(yè)設(shè)計(論文)選題、審題表 12 畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書 13 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告含文獻(xiàn)綜述 14 畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯含原文 15 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 12005 年 6 月 南 京 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告學(xué) 生 姓 名： 唐曉靜學(xué) 號：0101140104專 業(yè) ： 機械設(shè)計制造及其自動化設(shè)計 (論文 )題目 ： 近距離自動移動式機械手臂設(shè)計氣壓驅(qū)動式指 導(dǎo) 教 師 : 呂夏2005 年 3 月 31 日開題報告填寫要求1開題報告（含“文獻(xiàn)綜述” ）作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見；3 “文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15 篇（不包括辭典、手冊） ；4有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo) GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2004 年 3 月 15 日”或“2004-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2000 字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，自動化程度的迅速提高，實現(xiàn)工件的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送或操持焊槍、噴槍、扳手等工具進(jìn)行加工、裝配等作業(yè)的自動化，已愈來愈引起人們的重視。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(yīng)用的機械手被稱為“工業(yè)機械手” 。生產(chǎn)中應(yīng)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(jìn)行正常的工作，意義更為重大。機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等組成。（一）執(zhí)行機構(gòu)包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機構(gòu)。1、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部。2、手腕 是聯(lián)接手部和手臂的部件，其調(diào)整或改變工件方位的作用。3、手臂 支承手腕和手部的部件，用以改變工件的空間位置。4、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(zhuǎn)運動和升降（或俯仰）運動均與立柱有密切的聯(lián)系。5、行走機構(gòu) 機械手為了完成遠(yuǎn)距離的操作和擴大使用范圍，可以增設(shè)滾輪行走機構(gòu)。滾輪式行走機構(gòu)可分為有軌的或是無軌的兩種。6、機座 它是機械手的基礎(chǔ)部分，機械手執(zhí)行機構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于基座上，故起支承和聯(lián)接的作用。（二）驅(qū)動系統(tǒng)機械手的驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的傳動裝置。常用的有液壓傳動、氣壓傳動、電力傳動和機械傳動等四種形式。1、液壓傳動 是以油液的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動。其主要特點是：抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要求嚴(yán)格，不然有的泄漏對機械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。2、氣壓傳動 是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動。其主要特點是介質(zhì)來源極方便、氣動動作迅速、結(jié)構(gòu)簡單、成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性差，而且氣源壓力較低，適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。3、機械傳動 即由機械傳動機構(gòu)（如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機構(gòu)等）驅(qū)動。其動力是由工作機械傳遞的。它的主要特點是運動準(zhǔn)確可靠、動作頻率高，但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變。它常被用于為工作主機的上、下料。4、電力傳動 即由特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機、直線電機或功率步進(jìn)電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動，因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，故機械結(jié)構(gòu)簡單。其中直線電機機械手的運動速度快和行程長，維護和使用方便。此類機械手目前還不多，但有發(fā)展前途。（三）控制系統(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，一般常見的為電氣控制。它是機械手的重要組成部分，它支配著機械手按規(guī)定的程序運動，并記憶人們給與機械手的指令信息（如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間） ，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機械手的動作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。（四）位置檢測裝置控制機械手執(zhí)行機構(gòu)的運動位置，并隨時將執(zhí)行機構(gòu)的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機構(gòu)以一定的進(jìn)度達(dá)到設(shè)定位置。這里介紹我將要做的近距離自動移動式機械手臂設(shè)計氣壓驅(qū)動。一、氣源系統(tǒng)壓縮空氣是保證氣動系統(tǒng)正常工作的動力源，空氣壓縮機是將動力機供給的機械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。二、氣動執(zhí)行機構(gòu)氣動執(zhí)行機構(gòu)由氣缸和氣動馬達(dá)。氣缸是利用壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。它可以輸出力，驅(qū)動工作部分作直線往復(fù)運動或往復(fù)擺動。氣缸可分為：單向作用式氣缸和雙作用式氣缸。氣動馬達(dá)是把壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，其作用同于液壓傳動的油馬達(dá)。它輸出力矩，驅(qū)動機構(gòu)作回轉(zhuǎn)運動。三、空氣控制閥1、 壓力控制閥分為：調(diào)壓閥、安全閥和順序閥等。2、 流量控制閥是用來調(diào)節(jié)和控制壓縮空氣的流量、流速以改變執(zhí)行機構(gòu)的工作速度。流量控制閥主要有節(jié)流閥、單向截流閥和排氣節(jié)流閥等。3、方向控制閥是用來控制氣流的方向、氣路的通斷，從而使執(zhí)行機構(gòu)的動作發(fā)生變化的氣動原件。方向控制閥在整個氣動元件中數(shù)量占有相當(dāng)大的比例，并在氣動系統(tǒng)中起著神經(jīng)中樞的作用。四、氣動基本回路1、方向控制回路主要有：單作用氣缸中間停止回路，雙作用氣缸換向回路，雙作用氣缸的活塞可在任意位置停止的回路，延時控制回路。2、速度控制回路主要有：單作用氣缸的速度控制回路，雙作用氣缸單向速度控制回路，雙作用氣缸雙向速度控制回路，雙作用氣缸速回運動控制回路，雙缸同步動作的速度控制回路，緩沖回路。五、其他部分行走機構(gòu)有：車輪式行走機構(gòu)，履帶式行走機構(gòu)，步行式行走機構(gòu)。六、機械手的發(fā)展趨勢：機械手目前多數(shù)應(yīng)用于機床、模鍛壓力機的上下料，以及點焊、噴漆等作業(yè)，它可按事先制訂的程序完成操作，但普通不具備傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某些偏離時，將引起零件甚至機械手本身的損壞。為此，機械手發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機械手，設(shè)它擁有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化作相應(yīng)的變更，如位置發(fā)生稍些偏差時即能更正，并自行檢測。重點是研究視覺功能，將機械手和柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前的機械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。主要參考文獻(xiàn)：1 曹承志.電機、拖動與控制學(xué).第 3 版. 北京：機械工業(yè)出版社.20002 王庭樹.機器人運動學(xué)及動力學(xué).第 2 版. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 1990.123 孟繁華.機器人應(yīng)用技術(shù).第 1 版. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1989.64 馬香峰.機器人機構(gòu)學(xué).第 1 版.北京：機械工業(yè)出版社.1991.95 趙錫芳.機器人動力學(xué).第 1 版.上海：上海交通大學(xué)出版社，1992.126 高松海.遙控機器人.第 1 版.北京：原子能出版社，19817 孫耀明.微型機算計在機器人技術(shù)中的作用.第 1 版.北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，19878 路甬祥.液壓氣動技術(shù)手冊.第 2 版.北京：機械工業(yè)出版社.20029 陳奎生.液壓傳動與氣壓傳動.第 1 版.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2001.810 何存興.張鐵華.液壓傳動與氣壓傳動.第 3 版.武漢：華中理工大學(xué)出版社，199811 宋學(xué)義.袖珍液壓氣動手冊.第 1 版.重慶：重慶大學(xué)出版社，199712 機械工業(yè)部.中小型電機產(chǎn)品樣本.第 1 版.北京：機械工業(yè)出版社，199513 李發(fā)海.王巖.電機與拖動基礎(chǔ).第 1 版.北京：清華大學(xué)出版社，199414 諸靜.機器人與控制技術(shù).第 1 版.浙江：浙江大學(xué)出版社，199115 熊有倫.丁漢.劉恩滄.機器人學(xué).第 1 版. 機械工業(yè)出版社，199316 吳廣玉.姜復(fù)興.機器人工程導(dǎo)論.第 1 版.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1988 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：在機械制造業(yè)中，機械手已被廣泛應(yīng)用，從而大大地改善了工人勞動條件，顯著的提高勞動生產(chǎn)率加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。本課題主要研究的問題是“近距離自動移動式機械手臂設(shè)計氣壓驅(qū)動式” 。設(shè)計包括兩大方面，其中之一是自動行走部分，另一部分為手臂的運轉(zhuǎn)。采用同一驅(qū)動能源氣泵。行走部分可以采用氣壓馬達(dá)帶動兩輪轉(zhuǎn)動。氣壓泵固定在某處，用一軟管將泵與馬達(dá)相連，馬達(dá)安裝在行走裝置中。運動手臂的直線運動用氣缸來實現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)運動用氣壓馬達(dá)來實現(xiàn)。分析手臂的受力，考慮到整個裝置的平衡。行走的時候手臂不動，手臂運動的時候，行走部分停止運動。行走部分我采用滾輪式，用輪子在地面上滾動的方式完成行走運動時比較穩(wěn)定的，應(yīng)為輪子總是離不開地面的。運動手臂采用三個自由度，分別為上升下降，前后和轉(zhuǎn)動。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告指導(dǎo)教師意見：1對“文獻(xiàn)綜述”的評語：該生對機器人的類型及應(yīng)用領(lǐng)域已比較清楚，說明該生已閱讀了一定的相關(guān)資料。并對畢業(yè)設(shè)計任務(wù)所要面臨的問題有了初步的了解，并已明確了設(shè)計任務(wù)中所要用到的氣動原件，為開展畢業(yè)設(shè)計奠定了良好的基礎(chǔ)。該生的開題報告已達(dá)到了學(xué)校規(guī)定的要求。2對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測：該生的設(shè)計任務(wù)適中，且已明確了目標(biāo)，故預(yù)計能夠圓滿完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。指導(dǎo)教師： 呂夏 2005 年 4 月 13 日所在專業(yè)審查意見：負(fù)責(zé)人： 年 月 日 南 京 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)作 者 : 唐曉靜學(xué) 號：0101140104學(xué)院 (系 ): 機械工程學(xué)院專 業(yè) : 機械設(shè)計制造及其自動化題 目 : 近距離自動移動式機械手臂設(shè)計-氣壓驅(qū)動式指導(dǎo)者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))評閱者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))2005 年 6 月呂夏 副高畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 （ 論 文 ） 中 文 摘 要機械手是能夠模仿人手動作，并按設(shè)定程序、軌跡和要求代替人手抓（吸）取、搬運工件或工具或進(jìn)行操作的自動化裝置，它能部分的代替人的手工勞動。較高級型式的機械手，還能模擬人的手臂動作，完成較復(fù)雜的作業(yè)。在機械制造業(yè)中，機械手已被廣泛應(yīng)用，從而大大地改善了工人的勞動條件，顯著的提高勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。在我國，工業(yè)機械手近年來有較快的發(fā)展，投入了大量的人力物力加以研究和應(yīng)用，并且很好的效果。本課題主要研究的問題是“近距離自動移動式機械手臂設(shè)計氣壓驅(qū)動式”。設(shè)計包括兩大方面，其中之一是自動行走部分，另一部分為手臂的運轉(zhuǎn)。采用同一驅(qū)動能源氣泵。行走部分可以采用氣壓馬達(dá)帶動兩輪轉(zhuǎn)動。氣壓泵固定在某處，用一根軟管將泵與馬達(dá)相連，馬達(dá)安裝在行走裝置中。運動手臂的直線運動用氣缸來實現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)運動用氣壓馬達(dá)來實現(xiàn)。行走的時候手臂不動，手臂運動的時候，行走部分停止運動。關(guān)鍵詞 機械手 氣壓驅(qū)動 自動移動 氣泵 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 （ 論 文 ） 外 文 摘 要Title THE DESIGN OF MECHANIC ARM MOVING AUTOMATICLY IN CLOSE RANGE-THE DRIVE OF ATMOSPHERIC PRESSURE AbstractManipulator is to be able to imitate manpower movement, and according to set program, locus and requirement substitute manpower to grab (inhale), take things or tool or the automation installation that operated， it can be partial to replace the handwork labor of person. The manipulator of higher level type can still imitate the arm movement of person，completes more complex work. In mechanical manufacturing industry, manipulator has been applied extensively，so improved the labor condition of worker greatly, raising labor productivity notably, quickly realize the step of industrial production mechanization and automation. In our country, industrial manipulator has more rapid development in recent years, have put in plenty of manpower material resources to study and apply，and get very good effect. The problem of this program major research is “the design of manipulator arm moving automatically in close range - the drive of atmospheric pressure ”. Design includes two big aspects, one is pushcart move part,the other is the operation of arm. They both With same drive energy - air pump. Walk part can drive two wheels to turn with the motor of atmospheric pressure. The pump of atmospheric pressure fixed in certain place, use a flexible tube linked the pump and motor, motor installation in walk part. The movement of arm in straight line realizes with cylinder, revolving movement realizes with the motor of atmospheric pressure. Walking arm do not move, when the arm moving, walk part stop sport.Keywords Manipulator The drive of atmospheric pressure Automatic movable Air pump 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 頁 共 頁目 次 1 引言（或緒論） 11.1 機械手及其組成 11.2 機械手的分類 21.3 應(yīng)用機械手的意義 31.4 機械手的發(fā)展概況 32 機械手的設(shè)計 52.1 機械手設(shè)計的總體方案52.2 機器人的規(guī)格參數(shù)62.3 氣動部件設(shè)計的簡要分析 73 機械手的計算 173.1 設(shè)計手臂結(jié)構(gòu)應(yīng)注意的問題173.2 小車的設(shè)計及計算 234 機械手臂的工作原理 214.1 氣動原理圖 254.2 電磁鐵動作程序表 274.3 機械手的緩沖和定位 28結(jié)論 29致謝 30參考文獻(xiàn)31附錄 A 裝配圖 28附錄 B 零件圖 281附件 1：外文資料翻譯譯文機器人應(yīng)用的用戶指南工業(yè)機器人的應(yīng)用的發(fā)展和運用能夠通過一個符合邏輯順序的方法來被很好的探討。由于機器人內(nèi)部固有的限制，仔細(xì)考慮這些限制對任何一個機器人的成功應(yīng)用是很重要的。對一般固定位置索引的選擇，機器人應(yīng)用的短周期的方法包括：更長更復(fù)雜的周期；有跟蹤系統(tǒng)，不同尋常的姿勢及位置的機器人和分步操作代替工具操作的流水線操作等的平行操作。維護和編程應(yīng)該由受過機構(gòu)內(nèi)部培訓(xùn)的人員來操作，而不是簽訂服務(wù)合同的制造商。在應(yīng)用中大多數(shù)設(shè)備維護人員都要有必需的專門知識并且他們的職責(zé)應(yīng)該包括編程和維護機器人。介紹在生產(chǎn)操作中工業(yè)機器人的使用是制造工程的一個比較新的方面。機器人的應(yīng)用的發(fā)展和運用一般跟隨著像其它任何制造過程一樣的步驟。然而，為了成功應(yīng)用，機器人的靈活性和局限性的獨特結(jié)合還需要一些特殊的考慮。通過對機器人十年的實踐以及它們在汽車集中制造的各種各樣的任務(wù)中的使用，一個對機器人應(yīng)用的系統(tǒng)而有序的方法已經(jīng)在這里產(chǎn)生和提出了。一些選擇“傳統(tǒng)的”機器人的方法也已被提出并且它們的潛在優(yōu)勢已被發(fā)掘了。維護和編寫程序的必要條件也已被考察并且機構(gòu)內(nèi)部的性能在這些領(lǐng)域的發(fā)展也被討論了。一個基于實際經(jīng)驗經(jīng)過慎重考慮的標(biāo)明了“要做什么”和“不要做什么”的列表來做為機器人應(yīng)用發(fā)展的檢查清單。應(yīng)用發(fā)展機器人應(yīng)用發(fā)展的第一步是去熟悉它們的潛在能力并且使設(shè)備的限制變?yōu)榭尚械?。今天的機器人從簡單選擇并放置設(shè)備到多路線變化，計算機用從幾盎司到半噸或者更多噸的處理能力和在操作中在固定的方位上停止，點位控制或是連續(xù)軌跡運動控制機器。為了簡化這項任務(wù)，首先要決定你想讓機器人執(zhí)行什么操作然后集中精神的查看一下有能力執(zhí)行這些工作的機器。例如，如果你想把膠水、油漆或相似的材料涂到一個物體上（它通常包括一個噴霧器） ，你將2有可能需要一個連續(xù)軌跡控制的機器，這個機器能夠縮小相當(dāng)大的搜索范圍。從機器人制造商那里可以獲得很多詳細(xì)的信息，這些信息能夠作為數(shù)據(jù)的主要來源。為了使分析更簡單，開發(fā)一個模型，這樣可以直接的對如負(fù)載能力、削減的數(shù)量、工作面、存貯容量、控制系統(tǒng)、速度、價格，購買權(quán)等等這些方面進(jìn)行比較，這樣能夠快速的在各種各樣的機器人中作出決定。這個模型在轉(zhuǎn)變成具體的實物應(yīng)用時將成為一個有價值的參考工具。同時也要記錄可以得到機器人的其他一些獨特的特征以供將來參考。做關(guān)于各種各樣機器人能力和缺陷等具體問題的筆記并且和制造商一起討論一下。實際上，你對可用設(shè)備越熟悉，確定是否任何機器都有做這項具體任務(wù)的能力就越簡單，其次可以縮小范圍進(jìn)行充分的選擇。用所有的這些知識來武裝自己，你就有能力對潛在的應(yīng)用做一個最初的調(diào)查了。某種意義上講，尋找的這個任務(wù)應(yīng)該符合這些標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)負(fù)載，工作面和復(fù)雜性等方面，操作必須在機器人的能力范圍之內(nèi)；不可以要求用來判斷除了簡單關(guān)系外的操作，并且這些操作必須符合機器人的使用標(biāo)準(zhǔn)。首先這些標(biāo)準(zhǔn)不能超越機器人的能力，必須相當(dāng)確定的按照工作量和工作范圍。這個任務(wù)的復(fù)雜度將決定存貯容量和/或者所需的控制復(fù)雜度，同時還有必須的運動所減少的次數(shù)。按照判斷需求，除了它編程好的位置，機器人完全依賴于外部信息。一個部分的偏離或缺少就是一個比特的信息，這些信息通常是必要的并且提供這些信息是很容易被做到的。然而，決定這個部位是好是壞可能明顯的更困難并且如果這個決定是必要的，你就應(yīng)該考慮到另外一些任務(wù)的機器化。應(yīng)該有這樣一個想法，一個機器人是一個通過編程而移動和在空間不同位置停止的裝置，它以一個相當(dāng)高的精度和重復(fù)度來執(zhí)行這項工作；然而，如果要處理的物體或者工作不是以至少相似的精度連續(xù)定位的，那么機器人就不可以了。同樣的，如果機器人用工具處理故障，即使它不完成任何事情，機器人仍然會按其原本的軌跡運動。最后的標(biāo)準(zhǔn)正當(dāng)?shù)膽?yīng)該包括一些因素，例如：經(jīng)濟，健康狀況，安全性，工作強度或生產(chǎn)質(zhì)量，至少在最初的調(diào)查階段，你將需要一些指導(dǎo)或方法來引導(dǎo)你。3你的最初調(diào)查將產(chǎn)生一個潛在應(yīng)用的列表，這個列表將需要更多的詳細(xì)的調(diào)查來補充它。在進(jìn)行這一步之前，和各種各樣的能完成這些工作的機器人的制造商洽談一下，就你現(xiàn)有的機器人模型的性能決定向那家制造商咨詢。要求他們的應(yīng)用工程師看一下你的清單上所列的工作并且對其中每個做一下評價。在這個過程中，他們也將了解一下你所忽略的潛在問題。極力建議你多找?guī)讉€生產(chǎn)商看一下你所列的工作，至少要兩個，而且如果可能的話越多的意見越好。如果只有大概三分之一的意見是積極的，那么至少要在你有更多經(jīng)驗的時候你才可以通過這項工作。在可視過程中另外一個求助源可能是有相似機器人應(yīng)用的其他人（如果你知道一些）或者其他機器人的主要用戶。通常制造商在這方面能給你一些指導(dǎo)。即使你已經(jīng)征求了他們的意見，但是謹(jǐn)慎的考慮一下制造商的意見和推薦還是很明智的。記住他們的工作就是賣機器人即使他們不可能故意誤導(dǎo)，但有時他們也有些趨于“積極” 。經(jīng)過初步的對機器人潛在應(yīng)用的廣泛調(diào)查，你在細(xì)節(jié)上完全準(zhǔn)備完畢。為了機器人的第一次安裝，在你的工作清單上選擇最簡單的工作。復(fù)雜的，不易懂的工作從工程立場上看更有挑戰(zhàn)性并且可能甚至在投資上得到更大的回報，但是最好避免試圖去征服這些堅硬的機器人直到你已建立了相當(dāng)程度的能力和合理的自信。一旦首次應(yīng)用被選定后，選好并了解工作。如果是一個手工操作（或?qū)⑹牵┐_保你對機器人所要做的每件事都要了解。記住，機器人在做決定的能力上是及其受限制的，確保機器人不要用感官如看或摸，這些都是它所沒有的或者它不能夠做出有價值的判斷。同時，保證你所見的每件事都是機器人必須做的。不要被那些機器人不能處理但人也不能做到的行為和過程所誤導(dǎo)。在這一點上，建議你考慮一些別的選擇，而不是要機器人做手邊上的工作。如果這項工作用專用自動化設(shè)備來做更簡單更廉價，并且這種自動化設(shè)備在短期內(nèi)不會被淘汰的話，那么機器人就不是最好的選擇了。換句話說，不要輕易的使用機器人因為它們還是新穎的獨特的。要注意的另外一件事是從某種意義上講，固定一個機器人的可能優(yōu)勢并不是腳著地的姿勢，許多機器人可以是倒立的，在工作位置上懸掛的或者是懸在4墻上的或者是相似的支撐。機器人的一個不同尋常的姿勢可能對解決另外的難題提供一個簡單的解決方法。但你必須選擇一個能操作你已為它設(shè)定好的不同姿勢的機器人，并且考慮把通常的拿著工具去工作的方式倒過來讓機器人帶著工作去設(shè)計工具。在分析工作中，應(yīng)盡力預(yù)先考慮和這項工作相關(guān)聯(lián)的所有有可能出錯的東西，這也是許多明顯比較簡單的運用失敗的地方。例如：如果這個操作是要求將零件轉(zhuǎn)移到傳輸機上。鉤子或簍筐會停在同一個地方嗎？當(dāng)傳輸機停止鉤子會穩(wěn)定嗎或是像鐘擺一樣搖擺呢？輸送進(jìn)來的零件會經(jīng)常在同一個地方或是朝著同一個方向嗎？如果傳輸機在機器人準(zhǔn)備好之前拿了另一個零件，會有什么事發(fā)生呢？如果機器人錯過了一個鉤子，它將做什么呢，再試一次或是等待下一個鉤子？甚至它知道自己錯過了嗎？假設(shè)在下一次操作中來了一個空的鉤子，將會是什么結(jié)果呢？記住機器人執(zhí)行工作是有一系列的順序的并且很多都不能改變它們的工作方式。在查看操作上花點時間，大多數(shù)問題將會最終避免掉。在你看得時候站在機器人的角度上思考一下，想像它在執(zhí)行任務(wù)中將經(jīng)歷的動作。下一步要考慮的是為你的機器人做好一個輔助系統(tǒng)。雖然機器人已相當(dāng)?shù)目煽浚ㄩL時間的實踐平均可達(dá) 98%） ，但它們?nèi)匀挥袎牡臅r候。為了保證在機器人壞的時候不會造成生產(chǎn)的損失，輔助系統(tǒng)是必須被提供的。這個輔助系統(tǒng)能簡單的存儲若干的零件把它放到后來的操作中或者是一個手工的備份系統(tǒng)。在多機器人安裝時，用機器人自己來互相安裝將是有可能的，但這將可能不會提供 100%的生產(chǎn)效率。開發(fā)一個輔助系統(tǒng)所要考慮的另一點是：當(dāng)機器人壞了后，將不可能很快回到流水線上，它通常是一個復(fù)雜的裝置并且即使是一個經(jīng)驗豐富的人員進(jìn)行故障查找也是相當(dāng)慢的?，F(xiàn)在，你將為你的特殊任務(wù)來選擇機器人做好準(zhǔn)備并且設(shè)計應(yīng)用。確保所選的機器人做這工作時的速度、存貯、編程能力、負(fù)載能力上能達(dá)到要求。如果可能的話提供一些額外的能力。不要忘記了機器人的負(fù)載也包括工具部分并且高速操作也能使設(shè)備上的慣性負(fù)載明顯增加?？紤]一下環(huán)境，內(nèi)部安全和防爆性可能被要求或者機器人被保護而不受灰塵、油漆噴涂、金屬微粒，過熱等的危害。5一旦選好機器人，為安裝做一個布局來決定它的位置、可能的干涉、設(shè)備所需的變動等，這時也要決定在機器人和其他設(shè)備之間需要什么結(jié)合面和設(shè)備供應(yīng)的打算像電力、壓縮的空氣、冷卻水等。為了保護那里的工作人員（記住機器人是看不見的）足夠的連鎖裝置和保護裝置是必須被提供的并且也要保護機器不受材料處理器和其他的可能傷害。末端執(zhí)行器作業(yè)也必須被提供。這里機器人制造商將能幫助你尤其在設(shè)計零件抓緊裝置的操作設(shè)備上。如果需要線性跟蹤，一個合適的反饋裝置的安裝和交互必須被提供。而且，當(dāng)機器人壞了的時候，要提供一個輔助系統(tǒng)為了保護生產(chǎn)、備用零件和用來維護的測試設(shè)備。假若你已有安裝的資格和已經(jīng)預(yù)訂了機器人，你應(yīng)該為安裝盡可能的多做些準(zhǔn)備工作。服務(wù)的落實，場地的準(zhǔn)備，連接界面，布局和末端執(zhí)行器作業(yè)都應(yīng)提前做好。在機器人來之前應(yīng)該先在制造商的設(shè)備上進(jìn)行維護和編程的訓(xùn)練，但是不要太過提前而且一些最新的訓(xùn)練還是要現(xiàn)場被安排。當(dāng)機器人來時，安裝和內(nèi)部連接就可以完成了，維護訓(xùn)練能夠被執(zhí)行并且程序也將產(chǎn)生。一般，在安裝和啟動時，像安裝任何新的設(shè)備一樣你將會遇到一些啟動問題，這時機器人制造商將會提供幫助。程序?qū)⒈仨毐桓纳?，工具被調(diào)整，時間和連鎖裝置被一致化等等。然而，如果你已經(jīng)做了工程應(yīng)用的整個工作，這些啟動時的問題將減少。一旦進(jìn)行生產(chǎn)，要對操作進(jìn)行一段時間相當(dāng)嚴(yán)密的監(jiān)控。保留停機時間的軌跡（做個記錄是很好的方法）以便你能夠辨認(rèn)要出現(xiàn)的問題，不只對機器人而且對周圍的設(shè)備。在某種意義上講，你應(yīng)該對預(yù)算和實際花費做一下比較，儲蓄和性能供將來參考。當(dāng)然，連續(xù)的對操作進(jìn)行監(jiān)視將會有改善的方法。6南 京 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯學(xué)院（ 系）： 機械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計及其自動化 姓 名： 唐曉靜 學(xué) 號： 0101140104 外文出處： INDUSTRIAL ROBOTS 附 件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 (用外文寫)7指導(dǎo)教師評語：簽名： 年 月 日注：請將該封面與附件裝訂成冊。附件 2：外文原文（復(fù)印件）南 京 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)前期工作材料學(xué) 生 姓 名 : 唐曉靜 學(xué) 號： 0101140104學(xué) 院 (系 ): 機械工程學(xué)院專 業(yè) : 機械設(shè)計制造及其自動化設(shè)計 (論 文 )題 目 : 近距離自動移動式機械手臂設(shè)計氣壓驅(qū)動式指 導(dǎo) 教 師 : 呂夏 副高(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))材 料 目 錄序號 名 稱 數(shù)量 備 注1 畢業(yè)設(shè)計(論文)選題、審題表 12 畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書 13 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告含文獻(xiàn)綜述 14 畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯含原文 15 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 12005 年 6 月1PLC 控制機械手設(shè)計機械手電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點之外，還要求有連續(xù)控制和手動控制等操作方式。工作方式的選擇可以很方便地在操作面板上表示出來。當(dāng)旋鈕打向回原點時，系統(tǒng)自動地回到左上角位置待命。當(dāng)旋鈕打向自動時，系統(tǒng)自動完成各工步操作，且循環(huán)動作。當(dāng)旋鈕打向手動時，每一工步都要按下該工步按鈕才能實現(xiàn)。以下是設(shè)計該機械手控制程序的步驟和方法。1、機械手傳送工件系統(tǒng)示意圖，如圖 1 所示。圖 1 機械手傳送示意及操作面板圖 南 京 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)作 者 : 唐曉靜學(xué) 號：0101140104學(xué)院 (系 ): 機械工程學(xué)院專 業(yè) : 機械設(shè)計制造及其自動化題 目 : 近距離自動移動式機械手臂設(shè)計-氣壓驅(qū)動式指導(dǎo)者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))評閱者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))2005 年 6 月呂夏 副高畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 （ 論 文 ） 中 文 摘 要機械手是能夠模仿人手動作，并按設(shè)定程序、軌跡和要求代替人手抓（吸）取、搬運工件或工具或進(jìn)行操作的自動化裝置，它能部分的代替人的手工勞動。較高級型式的機械手，還能模擬人的手臂動作，完成較復(fù)雜的作業(yè)。在機械制造業(yè)中，機械手已被廣泛應(yīng)用，從而大大地改善了工人的勞動條件，顯著的提高勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。在我國，工業(yè)機械手近年來有較快的發(fā)展，投入了大量的人力物力加以研究和應(yīng)用，并且很好的效果。本課題主要研究的問題是“近距離自動移動式機械手臂設(shè)計氣壓驅(qū)動式”。設(shè)計包括兩大方面，其中之一是自動行走部分，另一部分為手臂的運轉(zhuǎn)。采用同一驅(qū)動能源氣泵。行走部分可以采用氣壓馬達(dá)帶動兩輪轉(zhuǎn)動。氣壓泵固定在某處，用一根軟管將泵與馬達(dá)相連，馬達(dá)安裝在行走裝置中。運動手臂的直線運動用氣缸來實現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)運動用氣壓馬達(dá)來實現(xiàn)。行走的時候手臂不動，手臂運動的時候，行走部分停止運動。關(guān)鍵詞 機械手 氣壓驅(qū)動 自動移動 氣泵 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 （ 論 文 ） 外 文 摘 要Title THE DESIGN OF MECHANIC ARM MOVING AUTOMATICLY IN CLOSE RANGE-THE DRIVE OF ATMOSPHERIC PRESSURE AbstractManipulator is to be able to imitate manpower movement, and according to set program, locus and requirement substitute manpower to grab (inhale), take things or tool or the automation installation that operated， it can be partial to replace the handwork labor of person. The manipulator of higher level type can still imitate the arm movement of person，completes more complex work. In mechanical manufacturing industry, manipulator has been applied extensively，so improved the labor condition of worker greatly, raising labor productivity notably, quickly realize the step of industrial production mechanization and automation. In our country, industrial manipulator has more rapid development in recent years, have put in plenty of manpower material resources to study and apply，and get very good effect. The problem of this program major research is “the design of manipulator arm moving automatically in close range - the drive of atmospheric pressure ”. Design includes two big aspects, one is pushcart move part,the other is the operation of arm. They both With same drive energy - air pump. Walk part can drive two wheels to turn with the motor of atmospheric pressure. The pump of atmospheric pressure fixed in certain place, use a flexible tube linked the pump and motor, motor installation in walk part. The movement of arm in straight line realizes with cylinder, revolving movement realizes with the motor of atmospheric pressure. Walking arm do not move, when the arm moving, walk part stop sport.Keywords Manipulator The drive of atmospheric pressure Automatic movable Air pump