摘 要

本文在查阅了大量机械手方面的资料之后，对其作用组成和分类进行了简单介绍，并根据所选题目的要求初步拟定了机械手的总体结构，把机械手的坐标形式，运动自由度和机械手的技术参数等都确定下来了，然后再对手部，手腕，手臂和机身结构进行细化设计，然后再运用solidworks进行三维建模，最后再用PLC来控制机械手，选出了PLC的型号，并根据设定的机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了的机械手的操作流程图。

本论文的重点放在机械手结构的设计和各部分结构的计算选择以及PLC各硬件部分的设计和介绍、PLC梯形图的编写上。此次设计的主导思想是“提出问题，分析问题，解决问题“，而且对整个系统的设计工作做出了细致的阐述。

关键词：机械手；可编程控制器（PLC）；参数设计；梯形图；

Abstract

After consulting a large amount of material mechanical hand, on the composition and classification were introduced in this paper and according to the requirements of the topics tentatively the overall structure of the manipulator, the manipulator on the left side of the form, motion degree of freedom manipulator and the technical parameters are finalized, then the opponents, wrist, arm and body structure of the detailed design, and then use the SolidWorks 3D modeling, finally use PLC to control the manipulator, elected types of PLC, and according to the set of manipulator workflow developed programmable program controller of the control scheme, draw the manipulator operation flow chart.

This paper focuses on the design of the structure of the manipulator and the calculation of the structure of each part and the design and introduction of the hardware part of the PLC, the preparation of the PLC ladder diagram. The leading thought of the design is "put forward the problem, analyze the problem, solve the problem", and the design of the entire system to make a detailed description of the work.

Key Words:Manipulator; programmable logic controller (PLC); parameter design; ladder diagram;

目录

第1章绪论 1

1.1 工业机械手的基本组成 1

1.1.1 执行机构 2

1.1.2 驱动系统 3

1.1.3 控制系统 4

1.2规格参数 4

1.3工业机械手的技术发展 4

1.4冲压自动化生产线研究现状 5

1.5设计要求 6

主要任务 6

第2章自动送料机械手方案设计 7

2.1总体方案设计 7

2.2执行部分的选择 7

2.2.1手部 7

2.2.2腕部 7

2.2.3臂部 7

2.3驱动部分的选择 8

2.3.1气压传动 8

2.3.2液压传动 8

2.3.3机械驱动 8

2.3.4电机驱动 8

2.4 控制方案的确定 8

2.5 机械手的基本形式选择 9

2.6 机械手主要部件及运动 9

第3章手腕部分的设计 10

3.1真空吸盘气压系统的工作原理 10

3.2相关气动元件型号选择 10

3.3本章小结 11

第4章手臂伸缩部分的设计 13

4.1传动同步带的设计 13

4.2 伺服电机与传动带轮的设计 13

4.2.1计算折算到电机轴上的转动惯量 13

4.2.2计算电机驱动负载所需要的扭矩 13

4.2.3计算电机所需转速 13

4.3 本章小结 14

第5章手臂升降部分的设计 15

5.1 滚珠丝杠的选择 15

5.1.1容许轴向负荷计算 15

5.1.2基本动额定负荷计算 16

5.1.3基本静额定负荷计算 17

5.2 伺服电机的选择 17

5.2.1惯性矩 17

5.2.2驱动扭矩的计算 17

5.3 光轴与直线轴承的选择 18

5.4本章小结 19

第6章机械手控制系统设计 20

6.1 机械手的工艺过程 20

6.2 PLC控制伺服电机范例 21

第七章 总结 24

参考文献 25

致 谢 27

第1章绪论

机械手是由执行机构、控制系统、伺服驱动系统和检测传感装置再加上个个部分之间的连接机构构成，它是一种可以自动控制的、可重复编程的、模仿人操作的、并且还能够在给定的三维空间里完成我们所需要的工作的一种机电一体自动化生产设备。工业机械手是机器人的一个重要分支，但同时它也是在机械制造业的自动化生产线上起着至关重要作用的一份子。从机器人的发展情况来说，它并不是简单的代替人劳动，它除了具备人的某些特长，还具备机器的一些特长，是由此模拟出来的一种电子机械装置，人对环境状态变化的分析判断和快速反应能力和机器能够长时间地持续性工作、抗恶劣环境等的能力这种装置都包含有。机器人技术综合了很多技术，如计算机科学、机构学、信息学、传感技术以及人工智能、仿生学等多们学科，它是一门高新技术，在当代是一种研究十分活跃、应用日益广泛的技术。

1.1 工业机械手的基本组成

工业机器人系统通常由执行机构、控制装置、驱动装置及位置检测装置这四大模块构成，而这四大模块中还包含多个不同功能的系统，如图1.1所示。从设计的角度来讲，设计机械手一般从执行机构入手设计，结构定下来了再辅助以驱动传感部分设计，最后设计控制部分。