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毕业设计（论文）
题 目: 基于PLC机械手控制系统设计
专 业: 电气自动化
班 级: 10214
学 号: 12
姓 名: 学习
指导老师: 陈宇峰
成都工业学院
二〇一三年五月
论 文 摘 要
机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。
机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。
关键词: 点控制机械手 连续控制机械手 可编程控制技术
Abstract
The manipulator can imitate the manpower and the arm certain movement functions, with by presses the fixed routine to capture, the transporting thing 'or' operation tool automatic operation installment. It may replace human's strenuous labor by to realize the production mechanization and the automation, can operate under the harmful environment by protects the personal safety ,Thus widely applies in department and so on machine manufacture, metallurgy, electron, light industry and atomic energy.
The manipulator mainly is composed by the hand and the motion. The hand is uses for to grasp holds the work piece (or tool) a part, according to is grasped holds the thing the shape, the size, the weight, the material and the work request but has the many kinds of structural style , Like supporting on both sides, request holding and adsorption and so on. motion , causes the hand to complete each kind of rotation (to swing), the migration or the compound motion realizes the stipulation movement , the change is grasped holds the thing the position and the posture.
The manipulator usually serves as the engine bed or other machines add-on components , like on automatic engine bed or automatic production line loading and unloading and transmission work piece, Replaces the cutting tool in the processing center and so on, does not have the independent control device generally. Somewhat operates the equipment to need by the human direct control, like uses in the host which the atomic energy department manages the dangerous goods from the type operator also often being called the manipulator.
Keywords: position control manipulator continual trajectory control manipulator PLC
目 录
论 文 摘 要 ..................................................... I Abstract ....................................................... II
绪 论 ........................................................... 1
第一章 机械手简介 .............................................. 3
1.1 课题背景 ................................................ 3
1.2 机械手的分类 ........................................... 3
1.3 应用机械手的意义 ....................................... 4
1.4 机械手的发展概况和趋势 ................................. 5
第二章 机械手设计 ............................................... 6
2.1手结构示意图 ............................................. 6
2.2械手工作流程 ............................................. 6
2.3控制要求 ................................................. 7
2.4主电路设计 ............................................... 7
2.5机械手的机能和特性 ....................................... 8
2.5.1加紧机构 ........................................... 8
2.5.2 躯干 ............................................... 8
2.5.3 旋转编码盘 ......................................... 9
2.5.4步进电机 ........................................... 9
2.5.5 步进电动机的控制 .................................. 10
2.6 电源与传动整体 ......................................... 11
2.6.1 控制电源 .......................................... 11
2.6.2 传动整体 .......................................... 11
第三章 PLC的介绍与选择 ........................................ 13
3.1 PLC的特点 .............................................. 13
3.2 PLC的选型 .............................................. 14
3.2.1. 常用PLC介绍 ..................................... 14
3.2.2. 确定型号FX2N－64MT .............................. 15
3.2.3 三菱FX系列的结构功能 ............................. 15
第四章 控制系统设计 ........................................... 17
4.1 控制系统硬件设计 ....................................... 17
4.1.1 PLC梯形图中的编程元件 ............................ 17
4.1.2 PLC的I/O分配 .................................... 18
4.1.3 机械手控制系统的外部接线图 ........................ 19
4.2 控制系统软件设计 ....................................... 19
4.2.1 公用程序 .......................................... 20
4.2.2 自动操作程序 ...................................... 21
4.2.3手动单步操作程序 .................................. 27
4.2.4 回原位程序 ........................................ 30
致 谢 ......................................................... 34
参 考 文 献 .................................................... 35
1.绪论
1.1工业机械手设计的意义
1、熟悉机械手的应用场合及有关机械手设计的步骤；
2、机械手可以提高生产过程中的自动化程度，减轻人力，便于有节奏的生产；
3、结合机械手设计这方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题、研究问题、解决问题。
1.2国外的机械情况
现代工业机械手起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化 。
机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。他的结构是：机体上安装回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。
1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为Uni-mate(即万能自动)。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专门生产工业机械手。
1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。
1978年美国Uni-mate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Uni-mate型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于±1毫米。
美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如Uni-mate公司建立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间（注：故障前
平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。它给出在第一次故障前的平均运行时间），由400小时提高到1500小时，精度可提高到±0.1毫米。
德国机器制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。德国Kn-Ka公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。 瑞士RETAB公司生产一种涂漆机械手，采用示教方法编制程序。
瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。
日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进二种典型机械手后，大力研究机械手的研究。据报道，1979年从事机械手的研究工作的大专院校、研究单位多达50多个。1976年大学和国家研究部门用在机械手的研究费用42%。1979年日本机械手的产值达443亿日元，产量为14535台。其中固定程序和可变程序约占一半，达222亿日元，是1978年的二倍。具有记忆功能的机械手产值约为67亿日元，比1978年增长50%。智能机械手约为17亿日元，为1978年的6倍。截止1979年，机械手累计产量达56900台。在数量上已占世界首位，约占70%，并以每年50%～60%的速度增长。使用机械手最多的是汽车工业，其次是电机、电器。预计到1990年将有55万机器人在工作。
第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。
第三代机械手（机械人）则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。
随着工业机器手（机械人）研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。
1.3国内形势[1]：
经过近十年的努力，我国在工业机器人应用工程的开发方面已具有相当的实力，已有一支了解企业的需求，能开发出符合实际使用条件应用工程，成本低，服务及时，具备与国外公司的竞争能力，因此加强工业机器人应用工程的开发，并围绕应用工程的需要进行工业机器人新产品的开发，使之具有一定的规模化生产能力，这
样可以促进我国企业的技术进步和提高竞争力，同时工业机器人的应用也可形成具有一定规模的产业。
如果说20 世纪90 年代机床创新的最大成就是发明并联机床的话，那么当今工业机器人在机床上的应用已成为发展的一大趋向。机器人与机床相结合，以往主要是解决工件自动上下料搬运问题，致使机床得以无人化24 小时连续运转。如擅长专机制作的意大利COMAU 公司，他们比较成熟地将缸体及缸盖生产线中的零件搬运，设计成由机器人完成。当然，对工件的抛光打磨、清洗及其它脏、累活也是机器人表现的舞台。去年9 月在汉诺威EMO2005 展览会上，工业机器人的应用非常抢眼，而且它应用的领域也在扩大。然而在这次CCMT2006 展览会上，值得一机器人应用是当今机床发展的一大趋向提的是1 号馆W 1 - 9 1 6 意大利意沃乐EVOLUT 公司，这个欧洲最大的机器人应用与集成公司，他们的一台DC-5 机器人修边、倒角装置特别引人注目。该机器人可以装夹工具对主轴上零件修边去毛刺，甚至机器人可以加装动力源用刀具对零件进行加工，因此它已将机械人传统的搬运、喷漆、焊接工作范围扩展到了金属切削及抛光领域。
工作单元还可以配备各种上料方式：如带视频装置可抓取随机摆放的工件，或以旋转台摆放，或以传送带摆放等等。DC-5 工作单元可以处理的最大负荷为120/150kg。适宜加工的金属材料为铝镁合金、铜、铅、铸铁等。可以代替至少四个工人的工作量。3 D 编程软件将以往8 小时编程时间缩减为15 分钟，为小批量多品种的工件提供最好的解决方案。意沃乐公司除此以外最常涉足的领域还有用于压铸单元、车、铣中心单元、复合机床单元、零件抛光单元上的各种机械人应用等等。随着社会的不断发展和进步，势必劳动力的成本将越来越高，对环保及安全的要求将越来越严，所以工业机器人的应用必将与时俱进。而且，由机器人干出的工件，譬如说打磨，其零件的一致性肯定比人工来得好，因此欧洲有些名牌汽车制造商甚至对某些零件的某些工步，规定必须由机器人来操作。由此看来，工业机器人在机床上的应用会将越来越广。
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、便于操做和维修)，而单机不断下降，平均单机价格从1991年的10.3万美元降至2002年的6.5万美元。
⒉ 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世。
⒊ 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，控制柜日渐小巧，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
2 总体分析
2.1自由度分析
该机械手臂用于物流生产线上物品的抓取和易位。整个机械臂安装在一个回转支座上，回转角度范围为360°；肩关节为转动关节,回转角度范围为360°；小臂相对于大臂可摆动，摆动范围为60°-120°；小臂末端的手腕也可以摆动，水平和垂直摆动范围为-60°到+60°；手腕的末端安装一机械手，机械手具有开闭能力，用于直径30-45mm工件的抓取。
系统共有5个自由度，分别是基座的回转旋转、肩部俯仰、肘部左右俯仰、腕部转动及俯仰。
2.2功能分析
该机构是一个五自由度的工业机械手，能完成夹紧、旋转、俯仰、摇摆以及回转动作，可用于工业流水线上的操作。我们主要针对设计的是在流水线上对已加工成品的夹取放置（范围为边长为1000mm），机构简便、效率高，可控范围大，基座运用齿轮传动，效率高，强度大，可调角度大，回转机构和俯仰机构都是-60°到60°。机构所用零件便于加工，标准件较多，便于机构的组装，相应的成本也不高
2.3机械手的机构形式
基座的回转可以进行360°的回转，实现机器人本体除基座以外机构的转动（腰部）；与基座相连的转动肩关节，可以带动大臂，小臂，手腕及工件的上下转动，幅度较大，可以满足60°-120°的俯仰要求（肩部）；与此相连部分为左右摇摆机构，能够完成-60°~60°度的左右来回摆动，可满足机器人工作空间上高度的要求（肘部）；接着下去手腕的是俯仰机构和摆动机构，也可实现上下俯仰动作，也可完成左右摆动，分别实现手爪的俯仰和摆动，角度范围为-60°~60°。机构采用齿轮传动控制各自由度的动作，简单方便且功率大，各自由度之间相互联系且独立，动作时互不干涉。
华厦学院
毕业设计（论文）
题 目 气动装配机械手机构设计
姓 名 林增辉 陈新 张可
学 号 130352359 130352139 130352320
专业班级 机电一体化一班
指导教师 卢月红
系 别 信息与机电工程系
完成日期 2015年11月21日
机械手是近几十年发展起来一种高科技自动化生产设备，它对稳定、提高产品质量、提高生产效率、改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用，随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。
本文就气动机械手的应用现状和发展前景作了简单概述。扩展我们的知识面和专业面，可以加强对自己的思维训练和能力培养，还可以填补空白，提高生产效率，很大的现实意义。
关键词：气动机械手；研究方向；发展趋势
第一章 绪 论 ............................................................ 1
1.1 机械手国内外发展现状 .................................................. 1
1.2 气动机械手的应用现状 .................................................. 2
1.3 气动技术有以下优点 .................................................... 3
1.4 气动机械手研究的目的、意义 ............................................ 4
1.5 发展前景及方向 ........................................................ 4
1.6 设计时要解决的几个问题 ................................................ 6
1.6.1 具有足够的握力(夹紧力) ............................................ 6
1.6.2 手指间应具有一定的开闭角 .......................................... 6
1.6.3 保证工件准确定位 .................................................. 6
1.6.4 具有足够的强度和刚度 .............................................. 6
1.6.5 考虑被抓取对象的要求 .............................................. 7
1.7 气动机械手的设计要求 .................................................. 7
1.8 机械手的系统工作原理及组成 ............................................ 7
1.8.1 机械手的系统工作原理框图 .......................................... 7
1.8.2 执行机构 .......................................................... 8
1.8.3 驱动系统 .......................................................... 9
1.8.4 控制系统 .......................................................... 9
1.8.5 位置检测装置 ...................................................... 9
第二章 机械手的整体设计方案 ............................................... 10
2.1 机械手的坐标型式与自由度 ............................................. 11
2.2 机械手的手部结构方案设计 ............................................. 12
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
第三章 手部结构设计以及气缸设计、校核 ..................................... 13
3.1 手部夹紧气缸的设计 ................................................... 13
3.2 确定气缸直径 ......................................................... 14
3.3 气缸作用力的计算及校核 ............................................... 14
3.4 缸筒壁厚的设计 ....................................................... 15
3.5 气缸的基本组成部分及工作原理 ........................................ 16
3.6 计算手部与工件总重量 ................................................. 16
第四章 手臂伸缩气缸的尺寸设计与验算 ....................................... 17
4.1 手臂部惯性力的计算 ................................................... 17【机械手毕业设计】
4.2 手臂部摩擦力的计算 ................................................... 17
4.3 手臂部驱动力 ......................................................... 18
4.4 确定气缸直径 ......................................................... 19
4.5 手臂伸缩气缸的结构和工作原理 ........................................ 19
4.6 气缸作用力的验算（应取有杆腔的活塞面积进行计算） .................... 20
4.7 导杆弯曲应力验算 ..................................................... 20
第五章 配重的选取.......................................................... 21
5.1 各部件重量计算 ....................................................... 21
5.2 计算偏重力臂ρ ...................................................... 22
5.3 偏重力矩M缩偏、M伸偏 ................................................... 23
5.4 配重的计算 ........................................................... 23
第六章 摆动气缸的计算 ..................................................... 24
6.1 手臂伸出状态时，偏重力矩ρ .......................................... 24
6.2手臂的转动惯量J ...................................................... 24
6.3 手臂摆动回转力矩的计算 ............................................... 24
第七章 升降部分的计算 ..................................................... 26
7.1 升降气缸的选择 ....................................................... 26
7.2 升降导杆的重量 ....................................................... 26
7.3 升降导杆的校核 ....................................................... 27
第八章 机械手气动控制系统的设计 ........................................... 28
8.1 机械手的控制要求 ..................................................... 28
8.2 气压驱动系统设计 ..................................................... 28
结 论 ...................................................................... 30
参考文献 ................................................................... 31
附录 ....................................................................... 32
致 谢 ..................................................................... 33
第一章 绪 论
1.1 机械手国内外发展现状
工业机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。工业机械手延伸和扩大了人的 手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高温等恶劣环境中工作：代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。目前主要应用与制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。工业机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统，实现生产自动化。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。【机械手毕业设计】
工业机械手是在第二次世界大战期间发展起来的，始于40年代的美国橡树岭国家实验室的搬运核原料的遥控机械操作手研究，它是一种主从型的控制系统。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的；1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上，又试制成一台数控示教再现型机械手。运动系统仿造坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩，用液压驱动；控制系统用磁鼓做储存装置。不少球面坐标式机械手就是在这个基础上发展起来的；同年该公司和普曼公司合并成为万能制动公司，专门生产工业机械手。1962年美国机械铸造公司也实验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运，可做点位和轨迹控制：该机械手的中央立柱可以回转、升降、伸缩，采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这2种机械手出现在六十年代初，但都是国外机械手发展的基础。从60年代后期起，喷漆、弧焊工业机器人相继在生产中开始应用。1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制出一种Unimation—Vic.arm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业。联邦德国机器制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业：联邦德国Kuka公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制；日本是工业机器人发展最快，应用国家最多的国家，自1969年从美国引进两种典型机械手后，开始大力从事机械手的研究，目前以成为世界上工业机械手应用最多的国家之一。前苏联自六十年代开始发展应用机械手，主要用
郑州旅游职业学院 毕业设计( 论文)
2010年05月20日
毕业设计（论文）诚信声明书
本人声明：本人所提交的毕业论文《数控机床自动装卸工件机械手设计――PLC控制系统》是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中加以说明；有关教师、同学和其他人员对本文的写作、修订提出过并为我在论文中加以采纳的意见、建议，均已在我的致谢辞中加以说明并深致谢意。
本论文和资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。
论文作者： （签字） 时间： 年 月 日
指导教师已阅： （签字） 时间： 年 月 日【机械手毕业设计】
郑州旅游职业学院
毕业论文（设计）任务书
毕业设计题目：数控机床自动装卸工件机械手设计――PLC控制系统
学生姓名：XX 专业班级： 08高数一班 学号： XXxx 主要任务：
1、通过PLC编程控制使机械手能够模仿人手臂的某些动作和功能，用于抓取，搬运或操作工具等
2、按照指定命令系统自动完成各步骤工作，并能循环指令动作
需要提交的文档：
开题报告
毕业论文
发出任务书日期： 2010-4-20 完成期限： 2010-5-20 指 导 教 师： XXxx 系部主任： XXxx
摘 要
机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。通过编程来完成各种动作，它的准确性和多自由度，保证了机械手能在各种不同的环境中工作。机械手在工业生产中应用较多，机械手的使用能够显著的提高生产效率，减少人为因素造成的废次品率。机械手可以完成很多工作，它在自动化车间中用来运送物料，从事多种工艺操作。它的特点是通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器人的部分优点，尤其体现了人的灵活协调和机器人的精确到位。
机械手是在机械自动化生产中逐步发展出的一种新型装置。现代生产过程中机械手被广泛的应用到自动生产线中。机械手目前虽然不如人手的灵活多变，但它具有重复性，无疲劳，不惧危险，有大的抓举力量，因此越来越多的被广泛运用。
机械手技术涉及机械学、力学、自动控制技术、传感技术、电气液压技术，计算机本课题在执行机构由电动和液压组成的结构基础上将PLC应用于其自动控制系统，可编程技术等，是一门跨学科综合技术。 完成机械手系统的硬件及软件设计。
关键词：数控；自动装卸；机械手；PLC
三门峡职业技术学院毕业设计
2011年 12 月 06 日
目 录
第一章 绪论 ................................................ 5
1.1 气动机械手概述 ........................................ 5
1.2 机械手的组成和分类 ..................................... 5
1.2.1机械手的组成 ...................................... 5
1.2.2机械手的分类 ...................................... 7
1.3 国内外发展状况 ........................................ 9
1.4课题的提出及主要任务 .................................. 10
1.4.1课题的提出 ....................................... 10
1.4.2课题的主要任务 ................................... 11
第二章 机械手的设计方案 ................................... 12
2.1机械手的坐标型式与自由度............................... 12
2.2 机械手的手部结构方案设计 .............................. 13
2.3 机械手的手腕结构方案设计 .............................. 13
2.4 机械手的手臂结构方案设计 .............................. 13
2.5 机械手的驱动方案设计 .................................. 13
2.6 机械手的控制方案设计 .................................. 14
2.7 机械手的主要参数...................................... 14
2.8 机械手的技术参数列表 .................................. 14
2.9 前法兰式气缸的简介 .................................... 15
第三章 手臂伸缩、回转气缸的尺寸设计与校核 ................. 16
3.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 ........................... 16
3.1.2 平衡装置 ........................................ 18
3.2手腕回转气缸的尺寸设计与校核 ........................... 18
3.2.1 尺寸设计 ........................................ 18
3.2.2 尺寸校核 ........................................ 18
第四章 气动系统设计 ........................................ 20
4．1 气压传动系统工作原理图 ............................... 20
第五章 机械手的PLC控制设计 ................................ 22
5.1可编程序控器的简介 .................................... 22
5.2 PLC的结构，种类和分类 ................................ 22
5.3 FX2n系列三菱PLC特点 ................................. 24
5.4 接近开关传感器 ....................................... 25
5.5 I/O接口简介 ....................................... 26
5.6 行程开关的介绍 ....................................... 26
5.6.1 行程开关的概念 ................................... 26
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....................................... 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
5.7.5 各模块的程序设计 ................................. 30
第六章 结 论 ............................................. 40
结束语 ..................................... 错误！未定义书签。
参考文献 ................................................... 40
第一章 绪论
1.1 气动机械手概述
气动机械手由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
1.2 机械手的组成和分类
1.2.1机械手的组成
机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。各系统相互之间的关系如方框图1-1所示。
毕业设计（论文）
课 题 名 称：专 业 班 级：
学 生 姓 名：
指 导 教 师： 气动机械手的设计 13机械电子工程 钟 国 森
201 年 月
目录
摘要..........................................................4
第一章 前言
1.1机械手概述...............................................5
1.2机械手的组成和分类.......................................5
1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
1.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
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．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8
2.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8
2.3机械手的手腕结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9
2.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
2.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
2.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
2.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
2.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
第三章 手部结构设计
3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
3.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
3.1.2设计时考虑的几个问题．．
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