机械手说明书完整标准版.doc

SHANDONGUNIVERSITY OF TECHNOLOGY
课程设计说明书
二维机械手,二号黑体
学院:农业工程与食品科学学院
专业: 农业机械化及自动化
学生姓名:

指导教师:程卫东
2011 年7 月
目录
第一章绪论 1
1设计目的 1
2
2
第二章总体方案设计 2
2
3
3
3
4
第三章结构设计 5
5
第四章驱动系统设计 5
气缸设计 5
5
6
6
空压机及控制元件的选择 7
7
7
步进电机的选择 9
谐波齿轮减速器的选用 9
压力传感器的选用 10
第五章控制系统设计 10
12
14
16
参考文献 20
二维机械手设计任务书
本文对二维机械手进行了总体方案设计,确定了机械手的座标型式和自由度,确定了机械手的技术参数。同时设计了机械手的夹持式手部结构,计算出了回转气缸的驱动力矩。
设计出了机械手的气动控制系统,为避免气缸的旋转,采用双导杆气缸,确定了气缸的尺寸外形。采用步进电机与谐波齿轮减速器实现机械手的旋转,同时对步进电机和谐波齿轮减速器进行了选型。采用压力传感器控制气爪的夹持力,同时对压力传感器进行了选型。
利用可编程序控制器对机械手进行控制,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,画出了机械手的工作时序图和梯形图,并编制了可编程序控制器的控制程序。
第1章绪论
计算及说明
结果

本课程设计是本门课程课堂教学的延伸和发展,是理论知识与工程实践之间的衔接。课程设计的主要目的是通过对二维机械手机电控制装置的设计,了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识,达到灵活应用的目的。设计必须满足生产设备和生产工艺的要求,在此过程中培养从事设计工作的整体观念。

首先要设计出机械手的结构,并将机械手的原点(即原始状态)定位右位,高位,伸出,放松状态。在原始状态下,机械手下降到低位,抓取工件,上升到高位,缩回,左旋到左位,伸出。在右工作台上无工件时,机械手下降到低位,放松,然后上升到高位,缩回,右转,伸出到回原位。其动作逻辑关系图如下:
原位→下降→夹紧→上升→缩回→左旋转90度→伸出→下降→放松→上升→缩回→右旋转90度→伸出
采用PLC变成实现上述动作

(1) 设计并绘制硬件及接线图
(2) I/O表
(3) PLC程序
(4) 编制设计说明书
第2章总体方案设计

机械手工作范围:
①旋转动作:旋转角度范围为360度 v=6r/min
②竖直移动:竖直移动范围0到400mm v=100mm/s
=6r/min
=100mm/
=100mm/
③横直移动:横直移动范围0到250mm v=100mm/s
④末端执行结构:气动的手爪,能实现对工件的夹紧和放松,能抓起重20公斤的重物
⑤自由度数:3个自由度
⑥坐标形式:圆柱坐标

:
①通过机械手实现物品的搬运、传输等功能。
②功能上采用自动设计,由启动、停止、急停按钮来控制。要求分清停止和急停的功能,停止时机械手执行完此次任务后回到复位状态而停止;急停时机械手无条件的立即停止,但是注意如果机械手爪上如有物体应注意抓紧防止手爪松动而使物体落下。
③要求有指示灯进行功能指示,如:自动指示灯、启动指示灯、停止指示灯

①该机械手的控制装置采用PLC,通过PLC来控制步进机电或电磁阀,使机械手能够自动实现上升、下降、旋转、抓紧、松开等动作。
②步进电机控制旋转动作,气动控制竖轴移动、横轴移动和手抓的抓放。
③选用传感器为压力传感器实现抓取力的检测,行程开关来实现位置检测

气缸控制图
计算及说明
结果
第3章结构设计

:
①手爪所抓起物块尺寸为直径100mmX高度300mm,重量为20kg
其行程为0~275mm
②能实现对工件的加紧和放松,主要设计在于其是否有足够的力来抓起物块。
③手爪的传感器为压电传感器用来检测是否抓起物块。