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多用途氣動機器人結構設計
摘要 本文簡要介紹了工業(yè)機器人的概念，機械手硬件和軟件的組成，即PLC控制的氣動機械手的系統(tǒng)工作原理，機械手各個部件的整體尺寸設計，氣動技術的特點，PLC控制的特點。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動力矩和回轉氣缸的驅動力矩。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，大大提高了繪圖效率和圖紙質量。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）
Structural Design of Multi-purpose Pneumatic Robot
Abstract At first, the paper introduces the conception of the industrial robot and the Eller. Dairy 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, composing and classification of the manipulator, tells out the free-degree 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, computes 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 trapezium chart. What’s more, the paper workout the control program of the PLC,
KEY WORDS: industrial robot manipulator pump air pressure drive PLC
目 錄
第一章 引言
1.1機械手概述............................................... ..............1
1.2氣動機械手的設計要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.3機械手的系統(tǒng)工作原理及組成.....................................．.......2
第二章 機械手的整體設計方案
2.1機械手的座標型式與自由度 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
2.2機械手的手部結構方案設計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2.3機械手的手腕結構方案設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2.4機械手的手臂結構方案設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2.5機械手的驅動方案設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2.6機械手的控制方案設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2.7機械手的主要技術參數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
第三章 手部結構設計
3.1夾持式手部結構．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 3.1.1手指的形狀和分類
3.1.2設計時考慮的幾個問題
3.1.3手部夾緊氣缸的設計
第四章 手腕結構設計
4.1手腕的自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
4.2手腕的驅動力矩的計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
4.2.1手腕轉動時所需的驅動力矩
4.2.2回轉氣缸的驅動力矩計算
4.2.3回轉氣缸的驅動力矩計算校核
第五章 手臂伸縮，升降，回轉氣缸的設計與校核
5.1手臂伸縮部分尺寸設計與校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
5.1.1尺寸設計
5.1.2尺寸校核
5 .1 .3導向裝置
5 .1 .4平衡裝置
5.2手臂升降部分尺寸設計與校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
5.2.1尺寸設計
5.2.2尺寸校核
5.3手臂回轉部分尺寸設計與校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
5.3.1尺寸設計
5.3.2尺寸校核
第六章 氣動系統(tǒng)設計
6.1氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖及元器件的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
第七章 機械手的PLC控制系統(tǒng)設計
7.1可編程序控制器的選擇及工作過程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26
7.1.1可編程序控制器的選擇
7.1.2可編程序控制器的工作過程
7.2可編程序控制器的使用步驟．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
7.3機械手可編程序控制器控制方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
7.3.1控制系統(tǒng)的工作原理及控制要求
7.3.2 氣動機械手的工作流程
7.3.3 I/0分配
7.3.4梯形圖設計
第八章 結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36
致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37
參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38
III