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搬运机械手的结构和控制系统设计.pdf
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机电工程学院
机电一体化系统设计
课程设计
设计题目:
专 业:
学 号:
姓 名:
指导老师:
毕业论文(设计)任务书
一、题目:搬运机械手的结构和控制系统设计
二、研究内容与目标:
本设计主要的研究内容是
1. 用 proe 绘制搬运机械手三维立体图
2. 用 proe 转配搬运机械手及制作仿真动画并生成仿真视频制作
3. 利用 PLC 实现控制系统设计
4. 设计说明书(1 份)
目标: 让搬运机械手能搬运物品,掌握机械手的设计原理和控制过
程
三、研究方法:通过不断地查找资料,研究工业机械手的作用,并不断分
析最后制作出工业上需要的机械手。
四、主要参考文献:(5 篇以上)
[1]
刘明保,吕春红等主编.机械手的组成机构及技术指标的确定.河南
高等专科学校学报,
[2]
李超主编.气动通用上下料机械手的研究与开发.陕西科技大学,
[3]
陆祥生,杨绣莲主编.机械手.中国铁道出版社,
[4]
张建民主编.工业机械人.北京:北京理工大学出版社,
[5]
李允文主编.工业机械手设计.机械工业出版社,1996.
[6]
蔡自兴主编.机械人学的发展趋势和发展战略.机械人技术,
[7]
金茂青,曲忠萍,张桂华等主编.国外工业机械人发展的态势分析.
机械人技术与应用,
[8]
王雄耀主编.近代气动机械人(机械手)的发展及应用.液压气动与
密封,
[9]
李明主编.单臂回转机械手设计.制造技术与机床,2004. 64-66
[10]
张军,封志辉主编.多工步搬运机械手的设计.机械设计,
目录
搬运机械手的结构和控制系统设计
[摘要]用于再现人手功能的技术装置称为机械手。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。共
业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术,并已成为现代机
械制造生产系统中的一个重要组成部分,这种新技术发展很快,逐渐
成为一门新兴的学科——机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、
电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域,
是一门跨学科综合技术。机械手是一种能自动控制并可从新编程以变
动的多功能机器,他有多个自由度,可以搬运物体以完成在不同环境
中的工作。
机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强。 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。
本课题要设计一套 4 自由度电机和液压混合搬运机械手(主要用
来搬运圆柱状的物体如车轮)主要的设计有以下几个方面:
根据装配生产线搬运机械手的特点,确定液压搬运机械手的总体方案,
保证机械手在空间有限位置的定位。然后根据考虑的总体方案确定机
械手的总体结构,可采用模块化的设计,将机械手分为若干个模块,
对各个模块进行设计,最后把这些模块拼装起来组成机械手。以机械
手代替人工来提高工作效力,减轻劳动力提高生产力。本课题设计的
目的就是采用低成本、抓取力量大和易于控制的液压来组成液压搬运
机械手,最终实现装配生产线上工件的自动搬运。
第一章 绪论
工业机器人的简介
工业机器人是机械技术、电子技术与计算机技术有机结合在一起形成
的一种机电一体化的产品,从其诞生起就受到人们的关心与重视。经过几
十年的发展,目前工业机器人技术已经很成熟。工业机器人已从最初在解
决劳动密集型工业中单调、重复的体力劳动发展到满足制造业自动化规模
生产需要的工作。其应用领域不断扩 大,从最初主要应用于汽车工业发
展到现在涉及制造业的各个行业。目前我国国民经济的快速发展,先进制
造业已进入一个新的发展阶段
[1]
。
随着经济全球化和我国加入 WTO,中国制造业面临着与国际接轨、参
与国际竞争的局面。如何适应快速变化的国内外市场需求,如何以高质量、
低成本、快速反应的手段在市场中取得生存和发展,已是我国企业不容回
避的问题,这些问题为工业机器人的应用提供了大的市场需求,促使中国
工业机器人的应用市场日趋成熟。近几年来,国外着名的工业机器人制造
厂商纷纷加大了在我国的投资和应用技术的投入,对我国的国产工业机器
人产业的发展带来了严峻的挑战。我国政府非常重视机器人技术的发展,
从“七五”科技攻关及实施863 计划开始,就有计划地组织和发展工业机
器人事业,经过 20 多年的研制和应用,目前在工业机器人的一些机种方
面,如喷漆机器人、焊接机器人、搬运机器人、装配机器人和特种机器人
都有了长足的进步,基本掌握了工业机器人的设计制造技术和机器人应用
中单元和生产线的设计、制造技术,有了一支具有一定水平的技术队伍,
奠定了我国独立自主发展机器人产业的基础。但是,我国工业机器人在总
体技术上与国外先进水平相比还有很大差距,仅相当于国外九十年代中期
的水平。
目前工业机器人的生产规模仍然不大,多数是单件小批生产,关键配
套的单元部件和器件始终处于进口状态,工业机器人的性价比较低。我国
整体装备制造水平不高,制约了我国工业机器人产业的形成和实现规模化
的发展。尽管中国工业机器人的需求在逐年增加,但要能为用户提供高质
价廉的工业机器人商品,目前在我国尚有较长的路程。首先为了促进中国
工业机器人产业的发展,必须在以市场需求为主的前提下,国家在政策上
鼓励企业在技术投入和技术改造方面应用国产工业机器人。同时转变现有
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