级机电一体化毕业设计(论文)机械手设计要点.doc

目 录 第一章 绪论 1.1 气动机械手概述 3 1.2 机械手的组成和分类 4 1.2.1机械手的组成 4 (一)执行机构 5 1、手部 5 2、手腕 5 3、手臂 6 4、立柱 6 5、行走机构 6 6、机座 6 (二)驱动系统 6 (三)控制系统 7 (四)位置检测装置 7 1.2.2机械手的分类 7 (一)按用途分 7 (二)按驱动方式分 8 (三)按控制方式分 9 1.4.2课题的主要任务 9 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 10 2.2 机械手的手部结构方案设计 11 2.3 机械手的手腕结构方案设计 12 2.4 机械手的手臂结构方案设计 12 2.5 机械手的驱动方案设计 12 2.6 机械手的控制方案设计 12 2.7 机械手的主要参数 12 2.8 机械手的技术参数列表 13 一、用途: 13 二、设计技术参数: 13 第三章 手臂伸缩、回转气缸的尺寸设计与校核 3.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 15 3.1.2 平衡装置 17 3.2手腕回转气缸的尺寸设计与校核 17 3.2.1 尺寸设计 17 3.2.2 尺寸校核 17 第四章 气动系统设计 4．1 气压传动系统工作原理图 18 第五章 机械手的PLC控制设计 5.1可编程序控器的简介 20 5.2 PLC的结构，种类和分类 21 （一）中央处理单元(CPU) 22 （二） 存储器 22 （三） 电源 23 (一) 小型PLC 23 (二) 中型PLC 23 (三) 大型PLC 23 5.3 FX2n系列三菱PLC特点： 24 5.4 接近开关传感器 25 3 接近开关传感器的原理图: 26 5.5 I/O接口简介 26 5.6 行程开关的介绍 27 5.6.1 行程开关的概念 27 5.6.2 行程开关的作用及原理 27 5.7电路的总体设计 27 5.7.1 回路的设计 整个系统的回路设计如下: 27 5.7.2 系统输入/输出分布表 28 5.7．3机械手的程序设计 29 5.7.4 步进电机的运行控制 30 1.步数控制 30 2．手动控制步进电机 30 第六章 结 论 结束语 42 参考文献 第一章 绪论 摘 要 伴随着机电一体化在各个领域的应用，机械设备的自动控制成分显得越来越重要，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危机生命。因此机械手就在这样诞生了,机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。其中的工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，它的发展是由于其积极作用正日益为人们所认识：它能部分地代替人工操作；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；能制作必要的机具进行焊接和装配从而大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。本设计采用三菱Q系列PLC作为控制机对工业机械手进行控制及监控。国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势: (1) 工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10.3万美元降至97年的65万美元。 (2) 机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化:由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;国外已有模块化装配机器人产品问市。 (3) 工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化;器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构:大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。 (4) 机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制;多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。 (5) 虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。 (6) 当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。 (7) 机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。我国的工业机器人从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，目前己基本掌握了机器人操作机的设计制造