基于PLC控制的三自由度气动机械手设计.doc

XXXX大学 毕 业 设 计 说 明 书 班 级： 姓 名： 学 院： 专 业： 题 目： 基于PLC控制的三自由度气动机械手设计 指导教师： 职称: 职称: 20**年**月**日 任务书 课题 来源 企业需求 课题 的 目的 、 意义 在工业生产线中，机械手臂具有很广泛的用途。它是工作抓取和装配系统中的一个重要组成部分。它的基本作用是从指定位置抓取工件运送到另一个指定的位置进行装配。机械手臂代替人工的劳动生产效率 c)无给油化 为了适应食品、医药、生物工程、电子、纺织、精密仪器等行业的无污染要求, 不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。随着材料技术的进步, 新型材料(如烧结金属石墨材料) 的出现, 构造特殊、用自润滑材料制造的无润滑元件, 不仅节省润滑油、不污染环境, 而且系统简单、摩擦性能稳定、成本低、寿命长。 d)机电气一体化 由“可编程序控制器- 传感器- 气动元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方面;发展与电子技术相结合的自适应控制气动元件, 使气动技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制”; 省配线的复合集成系统, 不仅减少配线、配管和元件, 而且拆装简单, 大大提高了系统的可靠性。而今, 电磁阀的线圈功率越来越小, 而PLC的输出功率在增大, 由PLC直接控制线圈变得越来越可能。气动机械手、气动控制越来越离不开PLC, 而阀技术的发展, 又使PLC在气动机械手、气动控制中变得更加得心应手。 气动技术经历了一个漫长的发展过程, 随着气动伺服技术走出实验室, 气动技术及气动机械手迎来了崭新的春天。目前在世界上形成了以日本、美国和欧盟气动技术、气动机械手三足鼎立的局面。我国对气动技术和气动机械手的研究与应用都比较晚, 但随着投入力度和研发力度的加大, 我国自主研制的许多气动机械手已经在汽车等行业为国家的发展进步发挥着重要作用。随着微电子技术的迅速发展和机械加工工艺水平的提高及现代控制理论的应用, 为研究高性能的气动机械手奠定了坚实的物质技术基础。由于气动机械手有结构简单、易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等诸多独特的优点, 可以预见, 在不久的将来, 气动机械手将越来越广泛地进入工业、航空、医疗、生活等领域。 预计达到的目标、关键理论和技术、完成课题的方案和主要措施 1．预计达到的目标： 采用气动装置PLC控制机械手，它的基本作用是从指定位置抓取工件运送到另一个指定的位置进行装配。主要完成的是气动式机械手臂的结构方面设计，以及用PLC软件进行简单的控制编程设计。 机械手具有三个自由度：上下一个，旋转一个，手指的开闭一个。上下是10cm，前后是25cm，旋转是90度，手抓开合是60度。工件尺寸大约在1.5～2cm直径。 2．关键理论和技术： 运用机械手的工作原理：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。在PLC程序控制的条件下，采用气压传动方式，来实现执行机构的相应部位发生规定要求的，有顺序，有运动轨迹，有一定速度和时间的动作。同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置。（如下图所示） 机械手的系统工作原理框图 运用到所学知识有机械设计理论，液压传动技术，电液控制技术，PLC控制编程技术，电工电子技术，液压系统设计原理等。 3．完成课题具体方案措施如下： （1）、机械手各执行机构设计，包括：末端执行器、手臂、手腕及基座的设计 设计参数： 1. 机械手最大抓重: 1kg 2. 工件尺寸： 直径约1.5～2cm 3. 自由度数: 3个自由度 4. 坐标型式: 圆柱坐标 5. 手指开合角度： 60°（最大速度: 60度每秒） 6. 支座旋转角度: 90°（最大速度: 90度每秒） 7. 手臂运动参数 伸缩行程：100mm 伸缩速度：100mm/s 升降行程：200mm 升降速度：100mm/s 8. 机械手（重复）定位精度： （2）、驱动系统的设计 本课