气动机械手升降臂结构设计

北京信息科技大学毕业设计(论文)题目:气动机械手升降臂结构设计学院:机电工程学院专业:机械设计制造及其自动化(机电方向)学生姓名:姜浙闽班级/学号304010538指导老师/督导老师:起止时间:I摘要本文简要介绍了工业机器人的概念，机械手的组成和分类，气动技术的特点，PLC控制的特点,触摸屏的特点及国内外的发展状况。本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的技术参数。同时，设计计算了机械手的升降臂和回转臂结构，设计了机械手的手部结构。本文系统地研究了机械手的气动系统，对气压系统工作原理图的参数进行了了解，大大提高了绘图效率和图纸质量。利用可编程序控制器（PLC）对机械手进行控制，选取了合适的PLC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，对机械手的面板操纵式（有动力）点位示教部分控制软件进行了设计。关键词:工业机器人；机械手；气动；可编程序控制器；触摸屏；示教IIAbstractThisthesisgivesabriefintroductionoftheconceptionofindustrialrobotanddomesticandoverseasdevelopmentofindustrialrobot,includingcomponentsandcategoriesofmanipulator,thecharacteristicsofthesystemofairpressuredrivetechniqueandPLC,andthefeaturesoftouchscreencalibration.Thisthesismakesageneraldesignationanddecidesthetechniqueparameterofmanipulator.Meanwhile,itdesignstheelevatorarmandRotaryarmstructureofmanipulatoraswellastheconstructionofthehandpart.Thisthesisfocusontheanalyzingoftheairpressuredrivesystemofmanipulatorandthestudyoftheairpressuresystemworkingprinciplediagramdatum,whichhelpsalottomakeaimprovementincharting.WiththehelpofPLCweattainthecontrollingofmanipulator.Inthisthesis,IchoosethepropertypeofPLC,workoutthemanipulationprogramofPLCcontrolleraccordingtotheworkingprogressofmanipulator,anddesignthemanipulationsoftwareofthemanipulationofControlpanel(Dynamic)-PointDemonstrationpart.Keywords:industrialrobot;manipulator;airpressuredrive;PLC;touchscreen;DemonstrationIII目录摘要(中文)-----------------------------------------------------------I(英文)-----------------------------------------------------------II第一章绪论1.1工业机械手概述-------------------------------------------------------------11.2机械手的组成和分类---------------------------------------------------------11.2.1机械手的组成---------------------------------------------------------11.2.2机械手的分类----------------------------------------------------------21.3PLC与触摸屏概述-----------------------------------------------------------31.4国内外发展状况-------------------------------------------------------------31.5课题的提出及主要任务-------------------------------------------------------41.5.1课题的提出------------------------------------------------------------41.5.2课题的主要任务--------------------------------------------------------5第二章机械手的设计方案2.1机械手的类型和自由度的选择-------------------------------------------------62.2机械手的驱动方案设计--------------------------------------------------------62.3机械手的控制方案设计--------------------------------------------------------62.4机械手的手部结构方案确定----------------------------------------------------62.5机械手的手臂结构方案设计---------------------------------------------------62.6机械手的主要参数-----------------------------------------------------------72.7机械手的技术参数列表-------------------------------------------------------7第三章手部结构的选择,手臂伸缩的选择，升降、回转气缸的设计与校核3.1夹持式手部结构------------------------------------------------------------93.1.1手指的形状和分类------------------------------------------------------93.1.2设计时注意的问题------------------------------------------------------93.2升降缸的尺寸设计与校核和伸缩缸的选择---------------------------------------93.2.1气缸的分类------------------------------------------------------------93.2.2升降缸的尺寸设计与校核------------------------------------------------113.2.3伸缩缸的选择----------------------------------------------------------163.3回转气缸的尺寸设计与校核--------------------------------------------------16第四章气动系统设计------------------------------------------------------20第五章机械手的PLC控制设计5.1可编程序控制器的选择-------------------------------------------------------215.2机械手可编程序控制器控制方案-----------------------------------------------215.2.1系统简介--------------------------------------------------------------21IV5.2.2可编程序控制器的工作流程设计-------------------------------------------215.2.3可编程序控制器的存储区设计--------------------------------------------225.3硬件、软件的设计与调试----------------------------------------------------235.3.1系统硬件设计与组态----------------------------------------------------235.3.2软件设计--------------------------------------------------------------235.3.3硬件调试与系统调试----------------------------------------------------235.3.4梯形图设计------------------------------------------------------------235.3.5机械手控制程序--------------------------------------------------------23第六章触摸屏上位机设计---------------------------------------------------25第七章结论----------------------------------------------------------------28结束语-----------------------------------------------------------------------29参考文献---------------------------------------------------------------------305第一章绪论1.1工业机械手的概述工业机器人是能模仿人体某些器官的功能(主要是动作功能)、有独立的控制系统、可以改变工作程序和编程的多用途自动操作装置。工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。“机器人”一词出自捷克文，意为劳役或苦工。1920年，捷克斯洛伐克小说家、剧作家恰佩克在他写的科学幻想戏剧《罗素姆万能机器人》中第一次使用了机器人一词。此后被欧洲各国语言所吸收而成为专门名词。20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人；60年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用；1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。由于工业机器人具有一定的通用性和适应性，能适应多品种中、小批量的生产，70年代起，常与数字控制机床结合在一起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分。工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用