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机电系—工业机器人研究.doc
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机电系—工业机器人研究.doc
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摘 要
本文主要介绍了工业机器人的概念,机械手的组成和分类,机械
手的自由度和坐标形式,液压技术的特点,PLC 控制的特点及国内外
的发展状况。
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订了可编程序控制器的控制方案,画出了机
械手的液压控制系统和 PLC 控制时序图、梯形图及其指令语句等
关键词:工业机器人,机械手,液压传动,可编程序控制器(PLC)
目 录
摘 要....................................................I
第一章 概 述............................................1
1.1 工业机械手的概述 ..................................1
1.2 国内外的发展状况 ..................................4
1.3 工业机械手的组成和分类 ............................7
1.3.1 工业机械手的组成 ............................7
1.3.2 工业机械手的分类 ............................9
第二章 机械手的设计......................................12
2.1 设计任务 .........................................12
2.2 设计要求 .........................................12
2.3 机械手的工作过程 .................................14
第三章 机械手的液压控制系统.............................15
3.1 液压传动系统的工作原理及组成 .....................15
3.1.1 液压传动系统的工作原理 .....................15
3.1.2 液压传动系统的组成 .........................16
3.2 液压传动系统的优点 ...............................18
3.3 液压机械手液压元件列表 ...........................19
3.4 液压机械手液压系统图 .............................20
3.5 液压机械手液压系统电磁铁动作顺序表 ...............21
3.6 液压机械手液压系统的工作原理 .....................22
3.6.1 手臂回转 ...................................22
3.6.2 手臂上下 ...................................22
3.6.3 手臂伸缩 ...................................23
3.6.4 手指松夹 ...................................24
3.6.5 系统特点 ...................................24
第四章 机械手的 PLC 控制.................................25
4.1 PLC 的型号选择及工作过程 .........................25
4.1.1 PLC 的型号选择 .............................25
4.1.2 PLC 的型号选择 .............................25
4.2 西门子机型 PLC 机械手流程图 .......................27
4.3 西门子机型 PLC 机械手控制 I/O 分配表 ...............28
4.4 西门子机型 PLC 机械手控制 I/O 配线图 ...............31
4.5 西门子机型 PLC 机械手控制的梯形图 .................32
结 论...................................................36
致 谢...................................................38
第一章 概 述
1.1 工业机械手的概述
机械手是非产业界的重要生产和服务性设备,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。
工业机械手由操作机(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生产设备。因此又称为工业机
器人。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。
工业机械手是在机械化,自动化生产过程中发展起来的一种新型
装置。在现代生产过程中,机械手被广泛的运用于自动生产线中,机
械人的研制和生产已成为高新技术邻域内,迅速发展起来的一门新兴
的技术,它更加促进了机械手的发展,使得机械手能更好地实现与机
械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活,但
它具有能不断重复工作和劳动,不知疲劳,不怕危险,抓举重物的力
量比人手力量大的特点,因此,机械手已受到许多部门的重视,并越
来越广泛地得到了应用。例如:
(1) 机床加工工件的装卸,特别是在自动化车床、组合机床上使用较
为普遍。
(2) 在装配作业中应用广泛,在电子行业中它可以用来装配印制电路
板,在机械行业中它可以用来组装零部件。
(3) 可在劳动条件差,单调重复易于疲劳的工作环境中工作,以代替
人的劳动。
(4)可在危险场合下工作,如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运
等。
(5)宇宙及海洋的开发。
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老帽爬新坡
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