机械手手爪部位毕业设计说明书.doc

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目录
摘要 1
引言 1
1. 机械手总体方案设计 2
2
2
4
5
2. 机械手手部设计 6
6
6
3. PLC控制系统设计 11
11
PLC选型和资源配置 13
PLC程序 14
4. 动画制作 18
18
18
结束语 26
致谢 26
参考文献 26
附录 27
摘要
机械手设计包括机械结构设计， 检测传感系统设计和控制系统设计等， 是机 械、电子、检测、控制和计算机技术的综合应用。 本课题通过对设计要求的分析， 设计出机械手的总体方案， 重点阐述了手部结构的设计以及控制系统硬软件的设 计，完成了整个系统工作的动画设计。 实现了机械手的基本搬运功能， 达到了预 期要求，具有一定的应用前景。
关键词 ：机械手 PLC 动画
引言
随着世界经济和技术的发展， 人类活动的不断扩大， 机器人应用正迅速向社 会生产和生活的各个领域扩展， 也从制造领域转向非制造领域， 各种各样的机器 人产品随之出现。像海洋开发、宇宙探测、采掘、建筑、医疗、农林业、服务、 娱乐等行业都提出了自动化各机器人化的要求。随着机器人的产生和大量应用， 很多领域，许多单一、重复的机械工作由机器人（也称机械手）来完成。
工业机器人是一种能进行自动控制的、 可重复编程的， 多功能的、 多自由度 的、多用途的操作机 , 广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而 且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材 料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样，工 业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。
机械手是一种模仿人手动作， 并按设定的程序来抓取、 搬运工件或夹持工具， 机械手可在空间抓放物体， 动作灵活多样， 适用于可变换生产品种的中、 小批量 自动化生产， 广泛应用于自动生产线、 自动机的上下料、 数控设备的自动换刀装 置中。机械手一般由执行系统、驱动系统、控制系统和人工智能组成，主要完成 移动、转动、抓取等动作。
控制系统是机械手的指挥系统， 它通过控制驱动系统， 让执行器按照规定的 要求进行工作，并检测其正确与否。可编程控制器（PLC）是一种数定运算操作 的电子系统，它将逻辑运算、顺序控制、时序、计数、算术运算等控制程序，用 指令形式存放在存储器中， 并通过数字式、 模拟式的输入和输出， 控制各种机械 或生产过程。与继电器控制线路相比， PLC 具有可靠性高、抗干扰能力强； 编程 简单、使用方便；设计、安装容易，维护工作量少；功能完善、通用性强；体积 小、能耗低等特点。因此，机械手控制系统越平越多的由可编程控制器来实现。
1. 机械手总体方案设计
设计要求：
1. 机械手能够完成从一个工作点取物体旋转一定角度，放到另一个工作点上
2. 要求完成手抓结构的设计，进行夹紧力的计算分析。初值给定如下：
工件质量 m=
摩擦系数卩
重力加速度 垂直加速度 水平加速度
=
2
g= 2
a==
a==
回转半径 r=
角速度3= 角加速度3=
安全系数 S=
夹角© = 45
3. 要求选用 PLC 作为控制系统
运动形式的选择： 根据主要的运动参数选择运动形式是结构设计的基础。 常见机器人的运动形 式有四种，下面分别论述其特点，然后确定运动形式。
1. 直角坐标型机器人
直角坐标型机器人的结构简图如图 1-1 所示，它在 x,y,z 轴上的运动是独立 的，3个关节都是移动关节， 关节轴线相互垂直， 它主要用于生产设备的上下料， 也可用于高精度的装卸和检测和作业。这种形式的主要特点是：
(1) 在三个直线方向上移动，运动容易想象。
(2) 计算比较方便。
(3) 由于可以两端支撑，对于给定的结构长度，其刚性最大。
(4) 要求保留较大的移动空间，占用空间较大。
(5) 要求有较大的平面安装区域。
(6) 滑动部件表面的密封较困难，容易被污染。
2. 圆柱坐标型机器人
圆柱坐标