摘 要
本文对自动搬运机械手进行了总体机构设计，能够完成机械手整体的旋转，机械手手臂的升降和伸缩，根据机械手的技术参数分别设计了机械手的夹持式手部结构计算出了夹持 物料时手抓气缸缩需要的驱动力，设计了手臂伸缩、升降用的气缸的所需驱动力和机械手回转时电机的功率选择。设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图。利用PLC对机械手进行控制，选取了合适的PLC的型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图和梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。
关键词：机身回转机构，机身升降机构，手臂伸缩机构，气动，可编程序控制器(PLC)
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ABSTRACT
This article conducted the overall institution design of mandrel handling robot, the robot is able to complete the robot overall rotation, the robotic arm can move and stretch, according to the manipulator specifications, I designed the manipulator gripping type hand structure ,and calculated out of the driving force when the clutch cylinder shrink clamping mandrel material, also designed a telescopic arm, the required driving force of the lift cylinder and the manipulator rotation when the motor power options. I designed the robot's pneumatic system, draw the working schematic of the pressure system of the robot.Using PLC to control the robot, select the PLC model, developed a control program of the programmable logic controller according to the workflow of the robot, to draw the robot work timing diagram and ladder, and prepared a program to control device control program.
KEY WORDS: body rotation institutions, body lifting mechanism, featuresair, pressure drive, the Telescopic mechanism of the arm, Programmable Logic Controller
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目 录
1 绪论 ............................................................................................................................................................ 5 1.1 选题背景及其意义 ........................................................................................................................ 5 1.2 国内外现状及发展历史 ................................................................................................................ 7 1.3 研究内容 ........................................................................................................................................ 9 2 工业机械手的总体设计方案 .................................................................................................................. 10
2.1机械手基本形式的选择 ............................................................................................................... 10 2.2 驱动机构的选择 .......................................................................................................................... 12 2.3 机械手的主要部件及运动 .......................................................................................................... 12 2.4 机械手的技术参数列表 .............................................................................................................. 13 3 机械手结构设计 ...................................................................................................................................... 13
3.1 手部设计基本要求 ...................................................................................................................... 13 3.2 典型的手部结构 .......................................................................................................................... 14 4 臂部的设计及有关计算 .......................................................................................................................... 19
4.1伸缩手臂的设计要求 ................................................................................................................... 19 4.2 手臂的典型运动机构 .................................................................................................................. 21 4.3手臂直线运动的驱动力计算 ....................................................................................................... 21 5 机身的设计计算 ...................................................................................................................................... 26
5.1升降缸结构设计 ........................................................................................................................... 26 5.2 手臂偏重力矩的计算 .................................................................................................................. 27 5.3手臂做升降运动的液压缸驱动力的计算 .................................................................................. 29 5.4 回转结构的设计 .......................................................................................................................... 30 6 气压系统设计 .......................................................................................................................................... 34
6.1 气压系统的组成 .......................................................................................................................... 34 6.2拟定气压系统 ............................................................................................................................... 35 6.3气压控制原理说明 ....................................................................................................................... 36 7 PLC控制系统设计 ................................................................................................................................. 37
7.1 控制过程说明 .............................................................................................................................. 38 7.2 I/O点数分配表 ........................................................................................................................... 38 7.3 PLC控制系统的流程图和梯形图............................................................................................... 39 8 结论 .......................................................................................................................................................... 46 参考文献 ...................................................................................................................................................... 48
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致 谢 .......................................................................................................................................................... 49
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1 绪论
在现实生活中，机器人并不是在简单意义上的代替人类工作的机器，而是一个拟人的电子机械设备并且拥有人类的一些专业知识。这意味着它拥有快速反应的环境模拟和分析能力和对事物的判断能力，机器人可以连续工作时间很长，并且加工零件精度高，还具有抵抗恶劣环境的能力。机器人从某种意义上说，不仅仅是一台机器，更是一种在不断完善自己，不断提升自我能力的产品，无论是在生产业和非成产业是一个重要的生产和服务设备，先进的制造技术领域所不可缺少的自动化设备。
工业机器人是机器人的一种，它由操作机（机械本体），控制器，伺服驱动系统和检测传感器装置，是一种仿人操作，拥有自我反馈控制，可重复编程，三维空间完成各种综合的电气和机械操作自动化生产设备，特别适合用在多品种，变批量的柔性生产。它对于产品质量的稳定和提高起到很大作用，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着非常重要的作用，随着工业机器人的越来越普及，越来越多的高校也逐步开始研究起工业机器人。
1.1 选题背景及其意义
单词“机器人”首次出现在1920年捷克作家卡雷尔·恰佩克创作剧“罗森的万能机器人”。在剧本中，作家创造了一个拥有的外观，特点和功能，愿意提供人性化的服务机器人的佣人“Robota”，在他的剧中机器人被描述成像奴隶劳动。
机器人可以完成一些类似于人类的手和手臂的动作，按照固定程序抓取，移动一定重量的物体或操作一些自动化操作工具设备。它可以代替人的艰苦劳动，以实现生产的机械化和自动化，在恶劣的环境下也能很好的工作，以保护人民的安全，因此被广泛用于机械制造，冶金，电子，轻工和原子能工业。
机械手的主要部件由手爪部分，手臂部分，机械手机身部分组成。手爪用来保持工件（或工具）的夹钳稳定性，根据掌握物体的形状，大小，重量，材料和操作要求和不同的结构形式，机械手的手部也有很多的形式，如夹钳式，托持式和吸附等。而对于手臂部分，主要是为了使手部完成各种转动（摆动），移动或复杂的运动，以达到所需的动作，改变被抓物体的位置和姿势。而机械手机身部分则可以移动升降机构并做独立的回转运动。机械手的手臂升降、伸缩、机身的移动和旋转等独立的运动，称作为机械手的自由度。为了抓取空间任意位置和方向的对象，机械手需要拥有6个
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