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畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙
摘 要
機械手在先進制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色。它可以搬運貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動?？梢詫崿F(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因此被廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。
本文在縱觀了近年來機械手發(fā)展狀況的基礎(chǔ)上，結(jié)合機械手方面的設(shè)計，對機械手技術(shù)進行了系統(tǒng)的分析，提出了用氣動驅(qū)動和PLC控制的設(shè)計方案。對氣動搬運機械手的整體結(jié)構(gòu)、執(zhí)行結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)進行了分析和設(shè)計。在其驅(qū)動系統(tǒng)中采用氣動驅(qū)動，控制系統(tǒng)中選擇西門子S7-200PLC的控制單元來完成系統(tǒng)功能的初始化、機械手的移動、故障報警等功能。
通過以上部分的工作，完成三自由度氣動機械手控制系統(tǒng)的設(shè)計，對其他經(jīng)濟型PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計也有一定的借鑒價值。
關(guān)鍵詞: 機械手，氣動控制，PLC。
Abstract
In the field of advanced manufacturing robot plays a very important role. It can carry cargo, sorting items, replace human heavy labor. Can achieve production mechanization and automation, can operate in hazardous environments to protect the personal safety, it is widely used in machinery manufacturing, metallurgy, electronics, light industry and nuclear sectors.
Throughout this paper, the recent development of the robot based on the combined aspects of robot design, robot technology for the systematic analysis, proposed a pneumatic drive and PLC control design. Pneumatic Manipulator for handling the overall structure of the implementation of structural and control systems analysis and design. In its drive system with pneumatic drive, control system Siemens S7-200PLC selected control unit to complete the system initialization function, the robot moves, fault alarm functions.
Through the above part of the work, the completion of three degrees of freedom pneumatic manipulator control system design, on the other economic type PLC control system design also has certain reference value.
Keywords: robot, pneumatic control, PLC.
目 錄
摘 要 i
Abstract ii
第一章 引 言 - 1 -
1.1 研究的目的及意義 - 1 -
1.2 機械手在國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 - 1 -
1.3 主要研究的內(nèi)容 - 2 -
第二章 機械手整體方案的確認 - 4 -
2.1 執(zhí)行機構(gòu)坐標形式的選擇 - 4 -
2.1.1 直角坐標式機械手 - 4 -
2.1.2 圓柱坐標式機械手 - 4 -
2.1.3 球坐標式機械手 - 5 -
2.1.4 關(guān)節(jié)式機械手 - 5 -
2.2 執(zhí)行機構(gòu)的組成 - 6 -
2.3 執(zhí)行機構(gòu)各部分的分析與選擇 - 6 -
2.3.1 手部的選擇 - 6 -
2.3.2 手臂結(jié)構(gòu)的選擇 - 7 -
2.3.3 機座結(jié)構(gòu)的選擇 - 9 -
2.4 執(zhí)行機構(gòu)的工作原理 - 9 -
2.5 執(zhí)行機構(gòu)簡圖 - 10 -
第三章 驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計 - 11 -
3.1 驅(qū)動系統(tǒng)的分析與選擇 - 11 -
3.2 機械手驅(qū)動系統(tǒng)的控制設(shè)計 - 12 -
3.3 氣動元件選取及工作原理 - 13 -
3.3.1 氣源裝置 - 13 -
3.3.2 執(zhí)行元件 - 14 -
3.3.3 控制元件 - 15 -
3.3.4 輔助元件 - 16 -
3.3.5 真空發(fā)生器 - 17 -
3.3.6 吸盤 - 17 -
3.4 氣動回路的工作原理 - 17 -
第四章 氣動機械手PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 - 21 -
4.1 PLC概述及其系統(tǒng)組成 - 21 -
4.2 控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) - 25 -
4.3 傳感器的選擇 - 25 -
4.3.1 位置檢測裝置 - 25 -
4.3.2 視覺傳感器 - 26 -
4.4 PLCI/O點數(shù)的分配與選型 - 26 -
4.4.1 點表分配 - 26 -
4.5 系統(tǒng)電氣控制接線圖設(shè)計 - 27 -
第五章 氣動機械手PLC控制程序的設(shè)計 - 31 -
5.1 機械手控制原理 - 31 -
5.2 PLC程序設(shè)計 - 31 -
5.2.1 手動/自動選擇程序 - 31 -
5.2.2 復(fù)位程序 - 32 -
5.2.3 到位顯示程序 - 32 -
5.2.4 手動運行程序 - 33 -
第六章 總結(jié)與展望 - 35 -
參 考 文 獻 - 36 -
致 謝 - 37 -
附 錄 - 38 -
- 0 -
第一章 引 言
1.1 研究的目的及意義
機械手作為前沿的產(chǎn)品應(yīng)自動化設(shè)備更新時的需要，可以大量代替單調(diào)往復(fù)或高精度需求的工作，在先進制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色。它可以搬運貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動?？梢詫崿F(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在高溫、腐蝕及有毒氣體等環(huán)境下操作以保護人身安全，可以廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和原子能等部門。
隨著工業(yè)的高速發(fā)展，機械手作為前沿的產(chǎn)品應(yīng)自動化設(shè)備更新時的需要，已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。它可以搬運貨物、分揀物品、用以代替人的繁重及單調(diào)勞動，實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化；并能在高溫、腐蝕及有毒氣體等有害環(huán)境下操作以保護人身安全，被廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和原子能等部門。
可編程控制器(PLC)是以中央處理器為核心，綜合了計算機和自動控制等先進技術(shù)，具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡單、功耗低等優(yōu)點，已成為目前在機械手控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。使用PLC的自動控制系統(tǒng)具有體積小，可靠高，故障率低，動作精度高等優(yōu)點。
適應(yīng)工業(yè)需要，本課題試圖開發(fā)PLC對氣動搬運機械手的控制，并借助必要的精密傳感器，使其能夠?qū)Σ煌伾奈锪习搭A(yù)先設(shè)定的程序進行分揀，動作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性生產(chǎn)線。采用PLC控制，是一種預(yù)先設(shè)定的程序進行物料分揀的自動化裝置，可部分代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進行單調(diào)持久的作業(yè)，并且在產(chǎn)品變化或臨時需要對機械手進行新的分配任務(wù)時，可以允許方便的改動或重新設(shè)計其新部件，而對于位置改變時，只要重新編程，并能很快地投產(chǎn)，降低安裝和轉(zhuǎn)換工作的費用。本設(shè)計主要完成機械手的硬件部分與軟件部分設(shè)計。主要包括執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設(shè)計。
1.2 機械手在國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
機械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運。機械