基于PLC的机械手搬运控制系统实现本科毕业设计(论文)

摘要

【摘要】机械手在柔性生产线中得到了广泛的应用，特别是电器制造、汽车维修、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。

本文主要介绍了基于PLC的机械手搬运控制系统的实现，对物料搬运分拣单元的整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析。搬运分拣站根据上一站的加工信号，并通过磁性传感器和电磁阀对机械手的控制，完成物料的搬运和分拣。

本系统使用STEP 7-Micro/WIN V4.0 编程软件，完成软件的编程，西门子S7-200完成机械手的顺序控制并由不同的气缸完成执行动作。实现S7-300与S7-200构成主-从站的网络结构，在触摸屏上显示相关的操作信息。

【关键词】机械手；PLC；物料分拣；STEP 7-Micro/WIN V4.0。

I

基于PLC的机械手搬运控制系统实现

英文题目

Abstract

【ABSTRACT】Manipulator in a flexible production line with a wide range of applications, especially in the electrical manufacturing, vehicle maintenance, plastics processing, general machinery manufacturing and metal processing industries.

This paper describes the handling of PLC-based manipulator control system, the overall structure of the material handling sorting unit, the implementation structure, drive and control systems analysis. Handling the sorting station to stop processing the signal, and complete material handling and sorting by magnetic sensors and electromagnetic valves control the manipulator.

This system uses the STEP 7-Micro/WIN V4.0 programming software, to complete the programming of the software, Siemens S7-200 to complete the sequence of manipulator controlled by a different cylinder to complete the implementation of the action. Achieve the S7-300 and S7-200 constitute the master - slave network structure on the touch screen to display the operating information.

【KEYWORDS】manipulator；PLC；Material sorting；STEP 7-Micro/WIN V4.0。

目录

1 引言 (1)

1.1 研究目的与意义 (1)

1.2 MES及柔性自动化生产线 (1)

1.2.1 MES的定义 (1)

1.2.2 柔性自动化生产线 (1)

1.3 PLC的历史，现状和趋势 (2)

1.3.1 PLC的发展历史 (2)

1.3.2 PLC发展现状 (2)

1.3.3 PLC的发展趋势 (2)

1.3.4 本设计所使用的PLC (3)

1.4 机械手发展现状、趋势 (3)

1.4.1 机械手 (3)

1.4.2 国内外机械手的现状、趋势 (3)

1.4.3 本系统设计所使用的机械手 (3)

1.5 本章小结 (3)

2 系统硬件 (4)

2.1 MES网络型模块式柔性自动化生产线实训系统 (4)

2.1.1 产品特点 (4)

2.1.2 技术性能 (5)

2.1.3 系统配置 (5)

2.1.4 系统工作工程 (6)

2.2 搬运分拣站 (8)

2.2.1 主要组成与功能 (8)

2.2.2 气动手指、气缸及其气动技术 (9)

2.2.3 电磁阀 (13)

III

基于PLC的机械手搬运控制系统实现

2.2.4 磁性开关 (14)

2.2.5 调速阀、浮动接头 (15)

2.3 主控单元 (16)

2.3.1 主要组成与功能 (16)

2.3.2 网络控制及工作流程 (17)

2.3.3 触摸屏 (17)

2.4 PLC概述 (19)

2.4.1 PLC的的结构 (19)

2.4.2 PLC工作原理 (19)

2.4.3 西门子S7-200 ，CPU224 (20)

2.4.4 EM277 PROFIBUS-DP 模块 (21)

2.4.5 西门子S7-300 ，CPU 313C-2DP (22)

2.5 本章小结 (23)

3 系统软件 (24)

3.1 STEP 7-Micro/WIN V4.0 编程软件 (24)

3.1.1 S7-200系统PLC的编程系统 (24)

3.1.2 STEP7系列PLC编程语言 (25)

3.2 STEP-7编程软件 (27)

3.3 EV5000_V1.6_CHS (27)

3.4 本章小结 (27)

4 机械手搬运分拣系统的实现 (28)

4.1 机械手搬运分拣系统原理图 (28)

4.2 气动回路原理图 (28)

4.3 控制要求 (29)

4.4 流程图 (30)

4.5 顺序控制图 (31)

4.6 梯形图 (34)

4.7 主控单元组态硬件 (36)

4.8 触摸屏界面的组态 (36)

4.9 本章小结 (38)

5 系统的调试和分析 (39)

5.1 系统的调试 (39)

5.1.1 机械手搬运分拣的调试 (39)

5.1.2 触摸屏中横臂机械手单元调试 (39)

5.2 系统的分析 (43)

5.2.1 电磁阀漏气现象 (43)

5.2.2 无杆气缸限位误差 (43)

5.2.3 CPU 313C-2DP 无法正常工作 (44)

5.3 本章小结 (44)

参考文献 (45)

致谢 (47)

附录 (48)

V

1 引言

1.1 研究目的与意义

在工业生产中，随着科学技术的发展，机械设备的自动化变得很重要，在一些高危行业中，工人长时间处于高危环境中。机械手是自动化生产线中的执行机构，由于机械手的诞生，劳动力等到了解放，工作环境安全有了保障，工人的劳动强度和劳动风险也下降了，最主要的工厂的生产效率和利益显著提高，推动了工业生产机械化和自动化，因此获得日益广泛的应用。

随着工业科技的发展，产品的功能与质量的要求越来越高，产品更新越来越快，原来的生产方式失去了竞争力。柔性和生产率是相互矛盾的，生产率高的，往往设备的产品单一，大批量生产模式；而柔性的，设备处于频繁的调整状态，无法达到高生产效率。为了实现两手抓，柔性自动化生产线系统在工业生产中诞生了。

本课题研究的柔性自动化生产线中机械手的搬运主要采用PLC控制，用S7-200作为搬运分拣操作站，根据上一站的加工完成信号和废料信号，完成废料分拣、搬运任务。

1.2 MES及柔性自动化生产线

1.2.1 MES的定义

美国先进制造研究机构AMR（Advanced Manufactureing Research）将MES定义为：“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”。

1.2.2 柔性自动化生产线

柔性生产线是一种技术复杂、高度自动化的系统、它将微电子学、计算机、系统工程等技术有机结合起来，理想和圆满解决了机械制造搞自动化与高柔性化之间的矛盾[1]。柔性自动化技术是工业发展的趋势，采用柔性自动化技术，减轻了工人的劳动强度，同时提高了生产效率和产品质量，而且大大的降低了成本，这是全世界机械制造业发展的趋势。

1

基于PLC的机械手搬运控制系统实现

1.3 PLC的历史，现状和趋势

1.3.1 PLC的发展历史

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）产生于20世纪60年代末的美国，其功能一般只用于单一工序的自动控制，可以说是一种继电器控制装置的代替物。1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置[2]。

微处理器使PLC结构也发生了变化，大大增强了其功能。西方发达国家开始采用微处理器作为CPU之后，随着超大规模集成电路技术迅速发展，专用逻辑处理芯片出现，PLC在软硬方面都发生了巨大变化，PLC中采用的微处理器的芯片档次普遍提高。到了二十一世纪，为了在ERP、MES和PCS的体系中立足，PLC的软件、硬件甚至联网通信都在向标准化发展，以期更好地满足工业生产的需求[3]。

1.3.2 PLC发展现状

目前，国内外PLC的生产厂家较多，但不具备规模性，我国还未形成PLC的制造产业。外国PLC厂家在中国设厂的局面已经形成，这对国内应用PLC是有利的．今后应给予鼓励。PLC具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、体积小、应用灵活方便、工程周期短、操作维护方便、应用领域广阔等优点。对PLC的分类，通常根据其结构形式的不同、功能的差异和I/O点数分类：

（1）按PLC的结构形式，分为整体式和模块式；

（2）按PLC的功能不同，分为低档、中档、高档；

（3）按PLCI/O点数，分为小型PLC、中型PLC、大型PLC。

1.3.3 PLC的发展趋势

（1）产品的多样化；

（2）特殊功能模块的品种增加；

（3）功能扩展板趋向体积小、便宜；

（4）采用混合式结构；

（5）供应便宜和专用的人机接口；

（6）人机界面与PLC相结合[4]。

1.3.4 本设计所使用的PLC

本系统设计使用的是西门S7系列的PLC：（1）SIMATIC S7-200 PLC：CPU 224；（2）SIMATIC S7-300 PLC：CPU 313C-2DP。

1.4 机械手发展现状、趋势

1.4.1 机械手

机械手用于固定程序抓取、搬运、操作工具的操作装置，代替工人完成高危险性的工作，保证工人的安全，完成生产线的自动化，提高生产效率，主要应用于机械制造、冶金等行业。机械手首先是从美国开始研制的。1954年美国工程师德尔沃最早提出机械人的概念； 1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。1959年美国德尔沃与英格伯制造了世界上的第一台机械人； 1962年美国正式将机械人的使用性提出来，且制造出类似人的手臂。

1.4.2 国内外机械手的现状、趋势

目前研究的重点是采用全自动化机械手进行装配。国外已研究采用摄像机和力传感装置和微型计算机连在一起，能确定零件的方位达到镶装的目的。目前国内生产工业机械手的企业并不多，很多产品的生产技术还主要依靠进口，高科技的技术主要还掌握在国际龙头厂商手里。目前，高端的工业机械手发展趋向于高精化，高速化，多轴化，轻量化。

1.4.3 本系统设计所使用的机械手

本系统采用的是SMC公司的产品——直线导轨平行移动型气爪MHZ2-16D，采用直线导轨，高刚性，高精度；防尘，防滴构造；可选择防尘罩材料。

1.5 本章小结

本章概述了设计研究目的与意义，对PLC的发展历史、现状及其发展趋势和机械手的发展现状、发展趋势进行了总结，大致了解PLC和机械手，并简单介绍本机设计所使用的PLC和机械手产品。

3

基于PLC的机械手搬运控制系统实现

2 系统硬件

2.1 MES网络型模块式柔性自动化生产线实训系统

产品如下图2-1：

图2-1 MES网络型模块式柔性自动化生产线实训系统模块式柔性自动化生产线实训系统是一种最为典型的机电一体化、自动化类产品，它是为职业院校、技工学校、教育培训机构等而研制的，它适合机械制造及其自动化、机电一体化、电气工程及自动化、自动化工程、控制工程、测控技术、计算机控制、自动控制、机械电子工程、机械设计与理论、等相关专业的教学和培训。它在接近工业生产制造现场基础上又针对教学进行了专门设计，强化了各种控制技术和工程实践能力。

系统由8个单元组成。分别为：上料检测单元、搬运单元、加工与检测单元、搬运分拣单元、变频传送单元、安装单元、安装搬运单元和分类单元，控制系统可以选用西门子，进行控制，具有较好的柔性，即每站各有一套PLC控制系统独立控制。

2.1.1 产品特点

（1）系统将机械、气动、电气控制、电机传动、传感检测、PLC 以及工业网

络控制技术有机进行整合，结构模块化，便于组合，可以完成各类单项技能训练和综合性项目训练。可以进行机械部件安装与调试、气动系统的安装与调试、电气控制电路的安装和 PLC 编程、机电设备安装与调试、自动控制系统安装与调试、工业网络控制系统安装与调试于一体。

（2）系统采用统一标准接口，具有很高的兼容和扩展性，随工业现场技术的快速发展，本系统可以紧跟现场技术升级扩展，深入地满足实训教学的需要。

（3）西门子 PLC 采用西门子 PROFIBUS-DP 网络通信，使各站之间的控制信息和状态数据能够实时相互交换，配有 10.4 英寸，256 色工业彩色触摸屏，实现工业控制。

2.1.2 技术性能

（1）输入电源：单相三线AC220V±10% 50Hz；

（2）工作环境：温度-10℃～40℃ 相对湿度≤85%（25℃）海拔＜4000m；

（3）装置容量：≤1.5kVA；

（4）外形尺寸：380cm× 170cm×140cm；

（5）安全保护：具有漏电压、漏电流保护，安全符合国家标准。

2.1.3 系统配置

该系统由型材桌、上料检测单元、搬运单元、加工与检测单元、搬运分拣单元、变频传送单元、安装单元、安装搬运单元、分类单元、通信接口板、电气网孔板、按钮控制板、I/O 接口板、各种传感器、警示灯、各类电磁阀和气缸等组成，完成工件上料、搬运、加工、分拣、输送、装配、分类等功能。

表2-1 系统配置

序号名称规格数

量

单

位

备注

1 工作台470mm×860mm 9 张

2 上料检测单元CPU224 AC/DC/继电器（14 路数

字量输入/10 路继电器输出）

1 套

3 搬运单元CPU22

4 AC/DC/继电器（14 路数

字量输入/10 路继电器输出）

1 套

4 加工与检测单元CPU224 DC/DC/晶体管+EM223

（22路数字量输入/18 路晶体

管输出）

1 套

5

基于PLC的机械手搬运控制系统实现

1 套

5 搬运分拣单元CPU224 AC/DC/继电器（14 路数

字量输入/10 路继电器输出）

1 套

6 变频传送单元CPU224 AC/DC/继电器（14 路数

字量输入/10 路继电器输出）

1 套

7 安装单元CPU224 AC/DC/继电器（14 路数

字量输入/10 路继电器输出）

1 套

8 安装搬运单元CPU224 AC/DC/继电器（14 路数

字量输入/10 路继电器输出）

1 套

9 分类单元CPU224 DC/DC/晶体管（14路数

字量输入/10 路晶体管型输出）

1 套

10 主控单元CPU313C-2DP（16 路数字量输入

/16 路晶体管输出）

11 通信模块EM277 8 只

12 变频器模块西门子MM420 功率≥0.37KW 1 台西门

子

13 触摸屏模块10.4 英寸 TFT 真彩，65K 色 1 套

各站都可通过一块控制面板来控制PLC使各站按要求进行工作，一个控制面板上有5个按钮开关，二个选择开关和一个急停开关。各开关的控制功能定义见下表2-2：

表2-2 各开关的控制功能

序号项目说明

1 带灯按钮，绿色开始

2 带灯按钮，黄色复位

3 按钮。黄色调试按钮

4 两位旋钮，黑色手动/自动

5 两位旋钮。黑色单站/联网

6 按钮，黑色停止

7 带灯按钮，绿色上电

8 急停按钮，红色急停2.1.4 系统工作工程

下图给出了系统中工件从一站到另一站的物流传递过程：上料检测单元将大工件按顺序排好后提升送出；搬运站将大工件从上料检测单元搬至加工站；加工站将大工件加工后送出工位；分拣站将加工过的正常的工件搬运到传送站，如果

7

是废料，分拣机械手将工件搬运到废料处理机构；传输站将正常的大工件送至尾端，将废料分拣到废料槽里；安装搬运站将大工件从传输站搬至安装工位放下。安装站再将对应的小工件装入大工件中。而后，安装搬运站再将安装好的工件送分类站，分类站再将工件送入相应的料仓。

图2-2 工作过程图 上

料

检

测

站 搬运站 分类站 加工站 分拣站

传送

站 安装搬运站

传

送

站

基于PLC的机械手搬运控制系统实现

2.2 搬运分拣站

图2-3 搬运分拣单元组成

2.2.1 主要组成与功能

搬运分拣单元由摆台、无杆气缸、薄型气缸、气动手指、推料气缸、磁性传感器、废料存储器、工业导轨、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O 接口板、通讯接口板、电气网孔板、多种类型电磁阀组成，主要完成根据上一站的加工完成信号和废料信号，完成废料分拣、搬运任务。工件搬运到成品输送线上或搬运到废料盒处，摆台返回原位等待下一个。

（1）摆台：由薄型气缸控制，实现三个位置向左、中间、向右的摆动。

（2）前臂单杆气缸：控制摆台前臂上下动作，由单向电控阀控制，电磁阀得电，前臂底下。

（3）电磁阀：用于控制各个气缸的升出、缩回动作。

（4）推料气缸：完成废料的分拣任务。

（5）废料存储器：系统检测为废料的工件，分拣出来，由推料气缸将工件推入废料存储器内。

（6）气动手指：完成工件的夹取任务。

2.2.2 气动手指、气缸及其气动技术

（1）气动手指：MHZ2-16D，完成工件的夹取任务。实物如下图2-3：

图2-4 直线导轨平行移动型气爪MHZ2-16D

表2-3 标准规格

缸径（mm）16 流体空气动作型式双动最高使用压力（M Pa）0.1 环境和流体温度-10~60℃最高操作频率180c.p.m 重复精度（mm）±0.01 气缸位置磁环有（标准）润滑不需要接管口径M3*08

9

基于PLC的机械手搬运控制系统实现

图2-5 外形尺寸图

上图中的尺寸数据见下表2-2，单位mm:

表2-4 外形尺寸

A B C D E F G H

30 16 M4*0.7深

4.5

38 5 20.9 14.9 15

I J K L M N O P

M4*0.7深

8 24 24.5 7.5 42.5 67.5 3H9深3 6.5±

0.02

Q R S T Y Z AA BB 11±0.02 22 30.6 15 8 4 7 13

U V W X CC DD EE

FF

17H9深2 23.6±

0.05

M4*0.7深8 M3*5 7.5 19 12.6 6.6

（2）气缸，本系统所用的气缸：薄型气缸、无杆气缸、推料气缸。

Ⅰ无杆气缸，用于搬运过程，CY3RG20-600：

图2-6 CY3RG20-600

表2-5 产品规格

使用流体空气缸径20mm 行程600mm 耐压实验压力 1.05Mpa 最高使用压力0.7MPa 最低使用压力0.16MPa 环境及使用流体温度-10~60℃使用活塞速度50-500mm/s 缓冲两端橡胶缓冲给油不给油

Ⅱ薄型气缸，用于机械手上下伸缩MDU25-50DM：

11

基于PLC的机械手搬运控制系统实现

图2-7 MDU25-50DM

表2-6 产品规格

动作方式单杆双作用缸径25mm 行程50mm 使用流体空气耐压实验压力 1.05Mpa 最高使用压力0.7MPa 最低使用压力0.05MPa 环境及使用流体温度-10~60℃使用活塞速度50-500mm/s 缓冲垫缓冲给油不给油杆端形状杆端外螺纹，杆端内螺纹允许回转力矩 1.25N*m Ⅲ推料气缸，用于废料推送，CDJ2B16-30：

图2-8 CDJ2B16-30

表2-7 产品规格

动作方式单作用（伸/缩）使用流体空气缸径16mm 行程30mm 最高使用压力0.7MPa 最低使用压力0.06MPa 环境及使用流体温度-10~60℃

（3）气动技术是以压缩空气或其他气体为工作介质，利用其能量完成各项工作，由于气体的可压缩性，相对液压、电力等，气动技术有以下特点：Ⅰ：容易积聚能量。小型压缩机配备储气罐，就可在间歇工作状态下输出较大能量，甚至可以预先封装压缩空气，以后不必供给能量即可产生力；Ⅱ：借助气体的可压缩性，实现柔软操作；Ⅲ：抗过载能力强，不易发热，不易因过载而发生事故；Ⅳ：动作调整方便简单，并且便于控制。可以进行检测、放大、传输、逻辑运算等信息处理；Ⅴ：环境适应性强，环境污染小，防火防爆性好。只要气动元件的材质和密封件许可，介质经适当处理，气动系统的适用环境温度范围大，可达-2 O ℃～2 0 0 ℃；Ⅵ：可以构成低成本系统，气动元件结构简单，价格较低，维修保养方便，工作介质随处可取。气动系统、装置投资成本及运行成本低。为此，利用气动技术实现自动化素有低成本自动化之说；但是，气动技术也有某些弱势，例如速度控制和定位精度不高；驱动力不大，仅适用于中、轻负载；能量利用效率偏低等[9]。

2.2.3 电磁阀

电磁阀在工业生产中应用非常广泛，在石油化工行业中尤为普遍和重要。它可用于水、空气、蒸汽以及其他介质的开关控制( 两通、三通)，是安全联锁保护系统不可缺少的执行元件( 三通、四通、五通) 。电磁阀由电磁部件、阀体组成，电磁部件由固定铁芯、动铁芯、线圈等部件组成；阀体部分由滑阀芯、滑阀套、弹簧底座等组成[10]。

本系统所用的电磁阀：单电控两位五通阀4V110-06，弹簧复位；双电控两位五通阀4V120-06；双电控三位五通阀4V130C-06，中封式。

13

基于PLC 的机械手搬运控制系统实现

图2-9 双电控阀

2.2.4 磁性开关

磁性开关最基本的功能就是检测气缸活塞杆伸出的位置，活塞上有一个磁环，气缸体上装了几只磁性开关，当活塞运动到磁性开关的位置，磁力使开关接合，产生一个电信号，这个信号由控制系统使用，或者使气缸停止，或者使其他机构开始动作。因此，可以看出，磁性开关的作用就是检测活塞杆位置（行程），发出信号，用于控制系统。

图2-10 磁性开关

表2-8 产品规格 型号 适合负

载

负载电压及电流范围 触电保护电路 内部电压降 指示灯 安装形式 D-A73L

继电

器，程

序控制

器 DC24V ； 5~40mA 无 2.4V 以下 接通时发光二极管亮 轨道安装 D-C73L 环带安装 D-Z73L 直接安

装

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第一章概述 1.1 PLC产生、定义及发展趋势 1.1.1 PLC(可编程逻辑控制器)的产生 PLC(可编程逻辑控制器)是20世纪60年代末期逐步发展起来的一种 以计算机技术为基础的新型工业控制装置。近几年来，PLC技术在各种工业过程控制、生产自动线控制及各类机电一体化设备控制中得到极其广泛的应用，成为工业自动化领域中的一项十分重要的应用技术。 在PLC出现以前，继电器控制曾得到广泛应用，在机电设备和工业过程控制领域中占有主导地位。但是继电器控制系统有明显的缺点；体积大，可靠性低，故障查找困难，特别是因为它是由硬接线逻辑构成的系统，造成了接线复杂，容易出故障，对生产工艺变化的适应性较差。 20世纪60年代未，美国最大的汽车制造商通用汽车公司(GM)为了适应汽车型号不断更新的需要，试图寻找一种新的生产线控制方法，使之尽可能地减少重新设计继电器控制系统的工作量以及尽量地减少控制系统 硬连接线的数量，以降低生产成本，缩短制造周期，减少生产线的故障率，从而有效地提高生产效率。当时，电子计算机的硬件己经基本完备，其主要功能是通过软件来实现的，因此具有灵活性、通用性等优点，但价格相对来说比较昂贵，于是他们想到了把继电器控制系统简单易懂、操作方便、价格便宜的长处与计算机灵活、通用的优点结合起来，用来制造一种新型的工业控制装置，并进而采用招标的方式，首先是美国数字设备公司(DEC)研制出符合上述想法的工业控制装置，命名为可编程逻辑控制器，即PLC( Programmable Logic Controller)。1969年，第一台PLC在GM公司汽车生产线上首次运行，成功地取代了沿用多年的继电器控制系统，尽管当时的PLC功能仅具有逻辑控制、定时、计数等功能，但却标志着一种新型装置问世。随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，20世纪70年代中期又出现了微处理器和微型计算机，这些新技术很快也被用到PLC之中，使

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毕业设计开题报告 摘要； 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 PLC是以现代微处理器技术为核心的控制器，作为一种通用的工业控制器，其可靠性高、抗干扰能力强；PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性，此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息；PLC采用光电隔离和滤波技术有效抑制外部干扰源对PLC的影响，此外PLC还可在强、通用性好；开发周期短，功耗小。本课题对现代工业的的发展具有很重要的意义。 1．课题研究的目的和意义 1.1本课题的意义 机械手又名工业机器人，是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代科技的一个重要组成部分。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。 机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因此，它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的

【原创】全自动上管机械手的设计毕业论文设计

第1章绪论 1.1工业机械手的定义 工业机械手诞生于20世纪60年代,在20世纪90年代得到迅速发展,是最先产业化的机械手技术。它是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。它的出现是为了适应制造业规模化生产，解决单调、重复的体力劳动和提高生产质量而代替人工作业。在我国，工业机械手的真正使用到现在已经接近20多年了，已经基本实现了试验、弓I进到自主开发的转变，促进了我国制造业、勘探业等行业的发展。 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。 当代柔性自动化生产的建立和广泛应用，取决于作为科技进步的催化剂的机床制造、机械手技术、计算机技术、微电子技术、仪器制造等技术的加速发展。工业机械手是多品种的经常更换产品的生产过程自动化的通用手段。在机械制造中，工业机械手既有效地用于柔性生产系统组成工艺装备的基本工序中，也有效地用于辅助操作中。工业机械手与传统自动化手段不同之处，首先在于它在各种生产功能上的通用性和重新调整的柔性。在柔性生产系统中，工业机械手广泛应用于数控机床、锻压机床、铸造机械和仓储设备上，以完成传送装备和其它操作。工业机械手和基本工艺装备、辅助手段以及控制装置一起形成各种不同形式的机械手技术综合体一柔性生产系统基本结构模块。 机械手是先进制造技术和自动化装备的典型代表，是人造机器的“终极”形式。它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此它的发展与众多学科发展密切相关。一方面，机械手在制造业应用的范围越来越广阔，其标准化、模块化、网络化和智能化的程度也越来越高，功能越来越强，并向着成套技术和装备的方向发展；另一方面，机械手向着非制造业应用发展以及微小型方向发展，并将服务于人类活动的各个领域。 在理论上，随着世界经济和技术发展，人类活动领域的不断扩大，机械手应有正迅

基于PLC控制的机械手设计(毕业论文)第一章绪论

第一章绪论 1. 1 PLC简介 可编程控制器简称PLC(Progrsmmable Logic Controller, PLC),它是以微处理器为基础服务夫人通用工业控制装置。国际电工委员会(IEC)在1985年的PLC标准草案第3稿中，对PLC作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输出和输入，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器是一种通用的工业控制计算机。它的程序是可以控制不同的对象。具有更大的灵活性，再加上体积小、工作可靠性高、抗干扰能力强、控制功能完善，适应性强，安装接线简单等众多优点，它可以方便地应用在各种场合，PLC釆用了典型的计算机结构，主要是山微处理器(CPU)、存储器(RAM/R0M)、输入输出接口(I/O)电路、通信接口及电源组成。 中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 PLC的主要特点，可靠性高、抗干扰能力强功能完善、应用领域广编程简单，易学易用系统安装简单、体积小、价格低可编程控制器的应用领域PLC在钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业的应用也越来越广泛，主要有以下儿个方面的控制，开关量的逻辑、控制模拟量控制、运动控制过程控制、数据处理通信及联网。PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着现代社会计算机技术的提高，网络通讯技术的不断发展，它也将和其他的工业控制计算

搬运机械手的设计文档

毕业设计（论文） 标题：搬运机械手的设计 学生姓名：蔡蔺 系部：自动控制系 专业：机电 班级：机电1084 指导教师：沈涛

主要符号表 N F 手指夹紧力 N D 弹簧中径 mm 1D 弹簧内径 mm 2D 弹簧外径 mm C 弹簧旋绕比 n 弹簧有效圈数 M 转动缸的回转力矩 N m ? ρ 偏重力臂 mm M 偏 偏重力矩 N m ? t 螺钉间距 mm 0Q F 螺钉承受的拉力 N Q F 工作载荷 N ' s Q F 预紧力 N φ启 转动缸起动角 度 ω 转动缸转动角速度 rad s

1 绪论 1.1前言格式错误重新排版 机械手。机械手是模仿着人手的部分动作，用于再现人手的的功能的技术装置称为[]1 按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用工业机械手。 的机械手被称为[]2 工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。 机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定 重视。 的效果，受到机械工业的[]3 机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。 机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。 1.2 工业机械手的简史 现代工业机械手起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应 产品。 产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化[]4 机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。他的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。

物料搬运机械手毕业设计

摘要 机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因为，它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。在生产过程中，经常要对流水线上的产品进行分捡，本次毕业设计拟开发物料搬运机械手，采用的德国西门子S7-200系列PLC，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。用于分捡大小球的机械装置。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。PLC应用系统设计主要包括硬件设计、软件设计、施工设计和安装调试等内容。本次毕业设计着重在系统设计和程序设计。 关键词：机械手 PLC 大小球分拣系统

ABSTRACT The positive role of the robot is increasingly being recognized, first, it can partially replace human labor and to achieve the production requirements, follow certain procedures, time and location of the workpiece to complete the transfer. Because it can greatly improve the working conditions of workers, industrial production to accelerate the pace of mechanization and automation. Therefore, the attention from all the advanced units and put a lot of manpower and resources to research and application. Especially in the high-temperature, high pressure, dust and noise of the occasion, applied more widely. In China, the modern years have rapid development, and achieved certain results, the importance attached by the various industrial sectors. In the production process, often the product of the sorting line, this graduation design is planned to develop material handling robot, using Siemens S7-200 series PLC, the mechanical hand up and down, left and right, and grab control of movement. The size of the ball for the sorting machinery. We use programmable technology, combined with the appropriate hardware devices, control the mechanical hand to complete a variety of actions. PLC application system design including hardware design, software design, construction design and installation and so on. This course emphasizes the system design and programming. Key word:manipulator PLC size of zhe ball sorting system

毕业设计plc全能机械手剖析

范学院成人高等教育毕业论文 (1) 第1章绪论 (2) 1.1 课题背景 (2) 1.2 机械手的定义与分类 (3) 1.3 机械手应用及组成结构 (3) 1.4 机械手的发展趋势 (4) 1.5 总体设计要求 (5) 第2章 PLC的介绍与选择 (6) 2.1 PLC的特点 (6) 2.2 PLC的选型 (6) 2.3 三菱FX系列的结构功能 (8) 第3章各功能实现形式与控制方式 (9) 3.1 本机械手模型的机能和特性 (9) 3.2 夹紧机构 (9) 3.3 躯干 (10) 3.4 旋转编码盘 (9) 第4章控制系统设计 (10) 4.1 控制系统硬件设计 (10) 4.1.1 PLC梯形图中的编程元件 (11) 4.1.2 PLC的I/O分配 (12) 4.1.3 机械手控制系统的外部接线图 (13) 4.2 控制系统软件设计 (13) 4.2.1 公用程序 (13) 4.2.2 自动操作程序 (15) 4.2.3手动单步操作程序 (20) 4.2.4 回原位程序 (24) 4.3 PLC程序的上载和下载 (27) 4.3.1 PLC程序的上载 (27) 4.3.2 PLC程序的下载 (27) 第5章设计小结 (28) 致谢.............................................. 错误！未定义书签。 二、参考文献 (30) 基于PLC控制的机械手设计

曹洪波 摘要 机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，本文介绍的是机械手模型基于PLC的控制系统设计。 首先，对可编程控制器进行相应的介绍，选择了PLC的型号。然后，通过对机械手的各功能实现形式和控制方式研究，给出各部分的实现方案并确定了控制系统的器材。最后，进行PLC控制系统的硬件结构和软件 （一）课题背景 随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，生产工况也有趋于恶劣的态势，这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求，同时操作工人的工作安全也受到了相应的威胁。工人工作环境和工作内容也要求理想化简单化，对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得非常重要。这样可以避免一些人不能接触的物质对人体造成伤害，如冶金、化工、医药、航空航天等。 在机械制造业中，机械手应用较多，发展较快。目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料以及焊接、喷漆等作业，它可以按照事先制定的作业程序完成规定的操作，有些还具备有传感反馈能力，能应付外界的变化。如果机械手发生某些偏离时，会引起零部件甚至机械本身的损坏，但若有了传感反馈自动，机械手就可以根据反馈自行调整。应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。 机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。近些年，随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多的应用，机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。 借助PLC强大的工业处理能力，很容易实现工业生产的自动化。基于此思路设计的机械手，在实现各种要求的工序前提下，大大提高了工业过程的质量，而且大大解放了生产力，改善了工作环境，减轻了劳动强度，节约了成本，提高了生产效率，具有十分重要的意义。 同时，借助组态软件的辅助作用，大大提高了系统的工作效率。因此，在自动化机床和综合加工自动生产线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进行生产。 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。 综上所述，有效地应用机械手是发展机械工业的必然趋势。 （二）机械手的定义与分类 机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用

机械手毕业设计

摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。 关键词：机器人，示教编程，伺服，制动

ABSTRACT In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake

机械手的设计毕业设计论文

天津机电职业技术学院毕业综合实践报告 专业电气自动化 班级电气自动化三班

目录 1 机械手的基本介绍 (1) 1.1 机械手的基本结构组成 (1) 1.1.1 气动手爪 (1) 1.1.2 伸缩气缸 (1) 1.1.3 回转气缸及垫板 (2) 1.1.4 提升气缸 (2) 1.2 直线运动传动组件 (2) 1.3 气动控制回路 (3) 2 传感器部分 (5) 2.1 传感器简介 (5) 2.2 磁性开关 (5) 2.3 光电传感器和光纤传感器 (5) 3 伺服电机应用 (7) 3.1 伺服系统 (7) 3.2 交流伺服系统的位置控制模式 (8) 3.3 接线 (10) 3.4 伺服驱动器的参数设置与调整 (10) 3.4.1 参数设置方式操作说明 (11) 3.4.2 面板操作说明： (11) 3.4.3 部分参数说明 (11) 3.5 最大速度（MAX_SPEED）和启动/停止速度（SS_SPEED）12 3.6 移动包络 (13) 4 PLC程序编写 (15) 4.1 PLC的选型和I/O接线 (15) 4.2 伺服电机驱动器参数设置 (15) 4.3 编写和调试PLC控制程序 (16) 4.4 初态检查复位子程序和回原点子程序 (19) 4.5 急停处理子程序 (20) 个人收获 (23) 参考文献 (24) 附录 (25) 致谢 (28)

1 机械手的基本介绍 1.1 机械手的基本结构组成 1.1.1 气动手爪 用于在各个工作站物料台上抓取/放下工件。由一个二位五通双向电控阀控制。见图 1-1 图 1-1 气动手爪 1.1.2 伸缩气缸 用于驱动手臂伸出缩回。由一个二位五通单向电控阀控制。见图 1-2 图 1-2 伸缩气缸

曲轴加工搬运机械手毕业设计(圆柱坐标)

第1章绪论 1.1工业机械手概况 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。它是一种自动的、位置可控的、具有编程功能的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置以执行各种任务。 而机械手臂的研究，开发和设计是从二十世纪中叶开始的。我国的工业机械手是从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”，“八五”科技攻关，目前已经基本掌握了机械手的设计制造技术，控制系统硬件及软件设计技术，运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆，弧焊，点焊，装配，搬运等机器人.其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线上获得规模应用，弧焊机器人已经应用在汽车制造企业的焊装生产线上。但总的来看，我国的工业机械手技术及其工程应用水平和国外比还有一定得距离，如：可靠性低于国外产品;机械手应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。影响我国机械手发展的关键平台因素就是其软件，硬件和机械结构。目前工业机械手仍大量应用在制造业，其中汽车工业占第一位（占28.8%），电器制造业第二位（占16.4%），化工第三位（占11.7%）。发达国家汽车行业机械手应用占保有量百分比为23.4%-53%，年产每万量汽车所拥有的机械手数为（包括整车和零部件）：日本88.0台，德国64.0台，法国32.2台，英国26.9台，美国33.8台，意大利48.0台。 机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度

四自由度搬运机械手的设计毕业论文

四自由度搬运机械手的设计毕业论文 1引言 1.1机械手研究的背景及其意义 机械手是当今世界的科技革命发展飞速变革的必然产物，它的出现标志着现今的工业、制造业水平发展到了前所未有高水平阶段。最初出现的机械手只是应用在航空航天和海洋勘探等高端科技领域，随着近几十年来计算机在科技领域全面应用，科技革命的变革也加速了科学技术的蓬勃发展。在此背景下机械手技术也在飞速发展，并且在其应用领域也不断地深入、飞速地拓宽，特别是近些年来机械手在现代制造业领域更是得到了非常广泛的应用。由于机械手是通过预先编写好的程序来控制其动作次序和轨迹，所以机械手可以代替人力去完成那些单调的、重复的、特别是对于人类来说毫无意义的工作，除此之外机械手还能够在恶劣的环境中完成那些人类不想完成的或不能完成的工作，特别是在一些危险的工作环境或者是对精度要求较高的工作条件之下，机械手相比较人力有得天独厚的优势——机械手在某些邻域能够完全替代人力，将人类从脏、乱、差的工作环境中解放出来，这是人类社会几千年来的又一次变革和人类生活方式的又一次蜕变。特别是近几十年来工业、制造业领域在机械手的广泛应用下发生了伟大的变革，在此背景下整个社会的生产力水平、产品生产质量和生产效率大大提高，与此同时在工业生产中现代工人的劳动强度也大大降低。 机械手技术虽然发展迅猛，但现在市场上的机械手大多还处在高端应用领域，价格也相对昂贵，不能满足低成本、低层次应用领域的需求。所以本课题希望设计出一种成本低、应用层次相对较低的机械手，填补这一领域市场的空白，这对

于工业、制造业领域以及人类社会的发展都具有及其重要的意义和价值。在机械手技术领域中，机械手在模型设计上，四自由度机械手是机械手产品中的典型设计模型，在技术上，四自由度机械手技术门槛相对较低——四自由度便于设计和实现，在应用层面上，四自由度机械手对于一般的重复性工作条件完全满足，在成本上，四自由度机械手在满足一些复杂动作的工作条件下便于实现低成本，也就说其性价比相对较高，所以本论文以《四自由度搬运机械手》为课题进行研究旨在设计出一个比较实用的、成本低的、具有一定的实际应用价值的机械手。1.2机械手的研究现状和发展前景 机械手是现代工业革命变革、现代工业水平高度提高催生的一种新技术产品，从较高应用层次来说，机械手是集机械设计、计算机程序控制等多领域知识和多种设计方法于一身的一种新型自动化装备，特别是近年来互联网、大数据的出现和应运机械手已开始从自动化向智能化领域迈进。机械手虽然在近几十年来才出现，其发展历史并不算太长，机械手最早起源于美国，接着又在德国、日本等工业发达国得到了飞速发展，然而我国近十年来虽然工业发展迅猛，可机械手在工业领域的应用才刚刚起步，机械手设计的技术水平同国外仍有很大差距，特别实是在机械手的高端应用领域，主要体现在机械手的可靠性和精度指标上面。 近年来机械手在工业、制造业领域的应用突飞猛进，这对于工业文明的进步产生了“雪崩式效应”，越来越多的无人化工厂随着机械手的发展如春笋般涌现。随着进入21世纪以来，互联网技术飞速发展，工业、制造业领域正发生着一场伟大的变革，从美国的“工业互联网”到德国的“工业 4.0”，再到“中国制造2025”，世界工厂已经开始由“无人化工厂”向“智能化工厂”转变，在此历

机械手结构设计毕业论文

1.绪论 1.1工业机械手设计的意义 1、熟悉机械手的应用场合及有关机械手设计的步骤； 2、机械手可以提高生产过程中的自动化程度，减轻人力，便于有节奏的生产； 3、结合机械手设计这方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题、研究问题、解决问题。 1.2国外的机械情况 现代工业机械手起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化。 机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。他的结构是：机体上安装回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。 1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为Uni-mate(即万能自动)。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专门生产工业机械手。 1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。 1978年美国Uni-mate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Uni-mate 型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于±1毫米。 美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如Uni-mate公司建立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间（注：故障前

机械手的设计毕业论文资料

中国石油大学（华东）现代远程教育 毕业设计（论文） 题目：机械手的设计 学习中心：山东莱阳学习中心 年级专业： 姓名：孙照源学号： 指导教师：职称： 导师单位：莱阳市职业中等专业学校 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间： 2011年 08月 30 日

目录 摘要 (3) 第一章前言 1.1机械手概述 (4) 1.2机械手的组成和分类 (4) 1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 第二章机械手的设计方案 2.1机械手的坐标型式与自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.3机械手的手腕结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 2.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 第三章手部结构设计 3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.3手部夹紧气缸的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 第四章手腕结构设计 4.1手腕的自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15 4.2手腕的驱动力矩的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15 4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15 4.2.2回转气缸的驱动力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 第五章手臂伸缩，升降，回转气缸的设计与校核 5.1手臂伸缩部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5.1.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5.1.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5 .1 .3导向装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5 .1 .4平衡装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 5.2手臂升降部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 5.2.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 5.2.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 5.3手臂回转部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 5.3.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 5.3.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

搬运机械手的设计论文(完整版)

摘要 随着工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大，搬运机械手的应用也逐渐普及，主要在汽车，电子，机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运, 可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率，以降低其他搬运方式的限制和不足，满足现代经济发展的要求。 搬运机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，在本设计中，通过对机械手手部结构的设计，臂部结构的设计，以及液压系统的设计，实现四自由度的运动，完成了搬运机械手的系统结构设计。 关键词：搬运机械手；结构设计；液压系统；四自由度

ABSTRACT With the popularization and development of industrial automation, control demand increased year by year, carrying manipulator application also gradually popular, mainly in the automotive, electronics, machinery, food, medicine and other fields of production lines or cargo transport, can be better to save energy and improve the efficiency of transport equipment or products, in order to reduce other handling the limitation and inadequacy, meet the needs of modern economic development. Manipulator is a kind of automatic positioning control and can be programmed to change the multi-function machines, In this design, through the mechanical hand arm structure design, structure design, and the design of the hydraulic system, to achieve four degrees of freedom movement,completed the manipulator system structure design. Key words：manipulator；structure design ；hydraulic system ；four degrees of freedom movement

基于PLC毕业设计题目

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