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三自由度氣動機(jī)械手搬運(yùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
目 錄
目 錄 I
摘 要 IV
Abstract V
第一章 前言 1
1.1 研究的目的及意義 1
1.2 機(jī)械手在國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1
1.3 主要研究的內(nèi)容 2
1.4 解決的關(guān)鍵問題 3
第二章 執(zhí)行系統(tǒng)的分析與選擇 4
2.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)坐標(biāo)形式的選擇 4
2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成 6
2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部分的分析與選擇 6
2.3.1 手部的選擇 6
2.3.2 手臂結(jié)構(gòu)的選擇 8
2.3.3 機(jī)座結(jié)構(gòu)的選擇 9
2.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理 10
2.5 執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡圖 10
第三章 驅(qū)動系統(tǒng)的分析與選擇 12
3.1 驅(qū)動系統(tǒng)的分析與選擇 12
3.2 機(jī)械手驅(qū)動系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì) 13
3.3 氣動元件選取及工作原理 14
3.3.1 氣源裝置 14
3.3.2 執(zhí)行元件 15
3.3.3 控制元件 16
3.3.4 輔助元件 17
3.3.5 真空發(fā)生器 18
3.3.6 吸盤 18
3.4 氣動回路的工作原理 18
第四章 控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì) 22
4.1 控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 22
4.2 控制系統(tǒng)的性能要求 22
4.3 傳感器的選擇 23
4.3.1 位置檢測裝置 23
4.3.2 滑覺傳感器 23
4.3.3 視覺傳感器 24
4.4 控制系統(tǒng)PLC的選型及控制原理 25
4.4.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 25
4.4.2 PLC種類及型號選擇 30
4.4.3 I/O點(diǎn)數(shù)分配 30
4.4.4 PLC外部接線圖 32
4.4.5 機(jī)械手控制原理 32
4.5 PLC程序設(shè)計(jì) 34
4.5.1 總體程序框圖 34
4.5.2 初始化及報(bào)警程序 36
4.5.3 手動控制程序 37
4.5.4 自動控制程序 39
第五章 總結(jié)與展望 42
參考文獻(xiàn) 43
致 謝 44
附 錄 45
摘 要
機(jī)械手在先進(jìn)制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動?？梢詫?shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因此被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。
本文在縱觀了近年來機(jī)械手發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)械手方面的設(shè)計(jì)，對機(jī)械手技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，提出了用氣動驅(qū)動和PLC控制的設(shè)計(jì)方案。采用整體化的設(shè)計(jì)思想，充分考慮了軟、硬件各自的特點(diǎn)并進(jìn)行互補(bǔ)優(yōu)化。對物料分揀機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。在其驅(qū)動系統(tǒng)中采用氣動驅(qū)動，控制系統(tǒng)中選擇PLC的控制單元來完成系統(tǒng)功能的初始化、機(jī)械手的移動、故障報(bào)警等功能。最后提出了一種簡單、易于實(shí)現(xiàn)、理論意義明確的控制策略。
通過以上部分的工作，得出了經(jīng)濟(jì)型、實(shí)用型、高可靠型物料分揀機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案，對其他經(jīng)濟(jì)型PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有一定的借鑒價(jià)值。
關(guān)鍵詞: 機(jī)械手，氣動控制，可編程控制器（PLC），自動化控制，物料分揀。
Abstract
Manipulator plays an extremely important role in the field of advanced manufacturing. It can carry goods, sort materials and do heavy works instead of the human being. It also can realize mechanization and automation of the production, do the jobs in harmful environment to protect the personal safety. So it is widely used in metallurgy, machinery manufacturing, electronics, light industry and atomic energy etc.
In this paper,by reviewing the developmental status of the manipulator in recent years, combining the design of manipulator and systematic analyzing technology of the manipulator, We proposed the design scheme that the manipulator was driven by the pneumatic and the system was controlled by PLC. Integrative idea was adopted in this design to fully consider the characteristics of the software and hardware and complementary optimization. We analyzed and designed the overall structure, the implementation of structural, driving system and control system of the manipulator. We used pneumatic-driven in the driving system, PLC control unit in the control system to complete initialization of the system, manipulator's moving, failure alarm and so on. Finally we put forward a control strategy which is simple, easy to realize, and clear theoretical significance.
Through the work above, a practical, economical, high-reliability sorting material manipulator was designed, which also had certain reference value for the other types of economical PLC control system design.
Key words: manipulator ；pneumatic-driven； programmable logic controller (PLC)； automatic control；sorting materials