基于西門子PLC的自動(dòng)上下料機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】

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選題背景(含國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究綜述及評(píng)價(jià))與意義（1）選題背景隨著中國(guó)科技的進(jìn)步，當(dāng)代制造業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的公司為了提高生產(chǎn)率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而引進(jìn)了機(jī)械手技術(shù)。機(jī)械手并不單單是代替人勞動(dòng)，它是一種綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種機(jī)械電子設(shè)備。機(jī)械手能代替人類完成危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的工作，以減輕人類的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力。機(jī)械手在零部件組裝、加工工件的搬運(yùn)與拆卸等制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，特別是在自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床上使用更普遍。目前，機(jī)械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個(gè)重要組成部分，由機(jī)床與機(jī)械手共同構(gòu)成柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，不僅適應(yīng)于中、小批量生產(chǎn)，還可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置。這種系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應(yīng)性很強(qiáng)，當(dāng)工件變更時(shí)，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)很容易改變，有利于企業(yè)不斷更新適銷對(duì)路的品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更好地適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。（2）國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀世界上第一臺(tái)機(jī)械手在1962年誕生于美國(guó)，它的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。隨著科技的進(jìn)步與人們不懈努力的探索，美國(guó)又不斷地推出了數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手、Vewrsatran機(jī)械手等。起步晚于美國(guó)五、六年的日本緊追不舍，在經(jīng)歷了發(fā)展期、試用期后，日本的機(jī)械手產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，一舉成為“機(jī)械手王國(guó)”。目前國(guó)際上最著名的、具有影響力的機(jī)械手供應(yīng)商主要是美國(guó)的Adept Technologe、American Robot，日系中的安川、OTC、松下、FANUC等公司歐洲系中的德國(guó)KUKA、瑞典ABB、意大利的GOMAU及奧地利的IGM公司。1978年以來(lái)，我國(guó)開(kāi)始著手對(duì)機(jī)械手的研究。其中上海交通大學(xué)機(jī)械手研究所是我國(guó)最早從事機(jī)械手的研究機(jī)構(gòu)之一。被譽(yù)為“中國(guó)機(jī)械手之父”的蔣新松率先開(kāi)展機(jī)械手研究，創(chuàng)建我國(guó)水下機(jī)械手產(chǎn)業(yè)。經(jīng)過(guò)幾代人的艱苦奮斗和不懈努力，在這一領(lǐng)域我國(guó)取得了一定的成績(jī)。目前主要應(yīng)用于機(jī)械加工工業(yè)、汽車制造工業(yè)、食品加工行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)以及物流等領(lǐng)域中。今天，機(jī)械手產(chǎn)業(yè)已經(jīng)呈現(xiàn)星火燎原之勢(shì)，但由于國(guó)內(nèi)在機(jī)械手方面起步晚，發(fā)展比較慢，導(dǎo)致中國(guó)一直不能夠掌握制造核心制造技術(shù)，在質(zhì)量的精度上一直和發(fā)達(dá)國(guó)家存在著差距，例如伺服電動(dòng)機(jī)和汽車上的減速器均采用德國(guó)和日本進(jìn)口。與國(guó)內(nèi)相比，國(guó)外電機(jī)具有密度高、發(fā)熱低、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、制動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器上。（3）研究意義本課題主要為一種自動(dòng)上下料機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究，通過(guò)對(duì)機(jī)械手各組成部分的分析和比較以及查閱文獻(xiàn)，最終設(shè)計(jì)出一種基于PLC控制的機(jī)械手，主要意義有：1.通過(guò)對(duì)機(jī)械手的設(shè)計(jì)和研究，熟悉機(jī)械手的組成原理、運(yùn)動(dòng)原理，了解國(guó)內(nèi)外機(jī)械手的發(fā)展?fàn)顩r，提高實(shí)踐應(yīng)用和工作能力。如：查閱文獻(xiàn)、分析計(jì)算能力以及繪圖能力，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和使用技術(shù)資料、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等手冊(cè)、圖冊(cè)工具書(shū)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的能力、數(shù)據(jù)處理、編寫(xiě)技術(shù)文件等方面的工作能力。2.畢業(yè)設(shè)計(jì)旨在培養(yǎng)自己的創(chuàng)新、分析、解決及總結(jié)問(wèn)題的能力；培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)技能和聯(lián)系實(shí)際生產(chǎn)的能力，最終提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。3.通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，了解機(jī)械手相關(guān)方面的知識(shí)，可以對(duì)機(jī)械手有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。自動(dòng)化是目前國(guó)內(nèi)發(fā)展最快的工業(yè)趨勢(shì)之一，而機(jī)械手是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、工作中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。因此，通過(guò)對(duì)機(jī)械手的研究能快速提高我國(guó)工業(yè)水平，實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。目前，數(shù)控機(jī)床在我國(guó)發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、智能化、綠色化已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床發(fā)展的趨勢(shì)和方向。中國(guó)作為一個(gè)制造業(yè)大國(guó)，主要還是依靠勞動(dòng)力、價(jià)格、資源等方面的優(yōu)勢(shì)，而在產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新和自主開(kāi)發(fā)方面與國(guó)外同行還有很大的差距。中國(guó)應(yīng)加大改革創(chuàng)新力度，加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，加快生產(chǎn)效率和生產(chǎn)精度，而機(jī)械手的出現(xiàn)正是解決了普通數(shù)控機(jī)床定位不準(zhǔn)確，加工精度達(dá)不到要求等問(wèn)題。因此，把機(jī)械手和數(shù)控機(jī)床組合不僅能夠加快加工速率，還能夠適應(yīng)于不同批量零件的生產(chǎn)，并且有利于節(jié)省工件輸送費(fèi)用。因此，設(shè)計(jì)出自動(dòng)上下料機(jī)械手具有重要意義。2. 選題的主要任務(wù)及目標(biāo) （1）研究機(jī)械手的構(gòu)造，了解其工作原理和特點(diǎn)。（2）研究自動(dòng)上下料機(jī)械手的控制系統(tǒng)，選擇合適的控制方案。（3）分析機(jī)械手在工作時(shí)候的受力情況，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)機(jī)械手的主要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。（4）根據(jù)任務(wù)要求及計(jì)算結(jié)果，繪制機(jī)械手的總裝配圖以及控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。3. 選題研究的主要內(nèi)容及擬解決的主要問(wèn)題（1）研究?jī)?nèi)容1.機(jī)械手的末端操作器作為機(jī)械手的重要部位，因此相對(duì)于其他機(jī)械手要求有高的穩(wěn)定性和定位要求。2.選擇機(jī)械手的坐標(biāo)形式以及自由度。3.對(duì)機(jī)械手的執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制以及檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中最主要的是通過(guò)對(duì)PLC輸入/輸出地址的分配、控制程序的設(shè)計(jì)進(jìn)而控制機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料。4.從現(xiàn)有的資料和設(shè)備中選取機(jī)械手作為參考，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新,并且了解自己設(shè)計(jì)的機(jī)械手適用的市場(chǎng)和人群，機(jī)構(gòu)有哪些方面的不足和優(yōu)勢(shì)，從而不斷改進(jìn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)。（2）擬解決的主要問(wèn)題1）擬定機(jī)械手的工作原理，選擇合適的驅(qū)動(dòng)方式和控制方式。2）根據(jù)主要的技術(shù)參數(shù)和相關(guān)的技術(shù)要求，確定其傳動(dòng)方案和機(jī)械手的總計(jì)布局。3）通過(guò)對(duì)機(jī)械手各機(jī)構(gòu)的分析和整合，使傳動(dòng)、加工、檢測(cè)、控制等系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)一體化，使相關(guān)部分的功能得到充分協(xié)調(diào)的發(fā)揮，做到物盡其用。4. 主要參考文獻(xiàn)(須包括書(shū)名、作者、出版年和出版社名稱等)1鄧文俊.磁瓦自動(dòng)生產(chǎn)線機(jī)械手系統(tǒng)的研究及開(kāi)發(fā)D.浙江理工大學(xué).2016.2李昌輝.自動(dòng)上料機(jī)械手系統(tǒng)開(kāi)發(fā)D.哈爾濱工業(yè)大學(xué).2009.3陳從平.銅電解陽(yáng)極自動(dòng)生產(chǎn)線上、下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)與研究D.昆明理工大學(xué).2002.4鄶紅藝.自動(dòng)下料機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究D.中北大學(xué).2017.5周飛.M1020無(wú)心外圓磨床自動(dòng)上料機(jī)設(shè)計(jì)D.西京學(xué)院.2016.6方靈峰.電芯自動(dòng)上下料機(jī)械手系統(tǒng)的研發(fā)D.浙江理工大學(xué).2016.7顧以進(jìn).鈑金沖壓自動(dòng)上下料機(jī)械手的研究與開(kāi)發(fā)D.哈爾濱工業(yè)大學(xué).2014.8談業(yè)明.腳輪支架沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)及其實(shí)現(xiàn)D.東南理工大學(xué). 2012.9黃青青.基于機(jī)器視覺(jué)的自動(dòng)上料機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制D.東華大學(xué).2015.10鐘雪崗.貴金屬首飾加工自動(dòng)上下料機(jī)械手的研制D.哈爾濱工業(yè)大學(xué).2015.11杜雪亮.基于工業(yè)PC運(yùn)動(dòng)控制的陶瓷制品全自動(dòng)取放料機(jī)械手的研制D.天津工業(yè)大學(xué).2012.12張俊.基于視覺(jué)定位的自動(dòng)上下料機(jī)械手系統(tǒng)研究D.石家莊鐵道大學(xué).2012.13濮良貴,陳國(guó)定,吳立言.機(jī)械設(shè)計(jì)第九版M.高等教育出版社.2013.14鄧大偉.基于 PLC 控制的氣動(dòng)機(jī)械手研制D.哈爾濱工業(yè)大學(xué).2010.15黃晨華,毛桂生.上下料工業(yè)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真研究J.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2013(3):162-164.16郭洪武.淺析機(jī)械手的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)J.中國(guó)西部科技.2012(10):10-12.5. 在規(guī)定時(shí)間段內(nèi),設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)度計(jì)劃2017.10.21-2017.11.05 搜集圖紙及相關(guān)資料；2017.11.06-2017.12.15 編寫(xiě)文獻(xiàn)綜述，完成開(kāi)題報(bào)告編制工作并上交；2017.12.16-2018.04.10 自動(dòng)上下料機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計(jì)初稿完成并上交；2018.04.11-2018.04.25 自檢及完成自動(dòng)上下料機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計(jì)終稿和圖紙終稿；2018.04.26-2018.04.30 準(zhǔn)備答辯并完善知識(shí)空缺；2018.05.02-2018.05.06 畢業(yè)答辯。指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽字: 年 月 日教研室意見(jiàn)教研室主任簽字: 年 月 日備注:1.課題類型：論文、設(shè)計(jì)2.課題來(lái)源分為生產(chǎn)實(shí)際、社會(huì)實(shí)際、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)、科研課題和其他等。- 3 -