自动上料机械手设计和实现 电气工程专业.docx

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1、自动上料机械手设计摘要随着社会的不断进步，科技水平的不断发展，人们对时间的需求越来越大，所以在大规模的制造业中，通过人力来进行产品的生产，已经不足以支撑企业运转了，所以为了提高工作效率，同时也为了保证产品的质量，必须尽快实现机械自动化，这样一来，生产过程能不能自动化，已经成为了当前需要关注的首要问题。随着人力劳动的减少，工业机器人代替其站在了自动化生产线上，并且己经受到了多个企业的认可与采用。我们可以看出，在进行工业机器人的制造时，技术水平以及机器人成功后的应用频率，和国家工业自动化水平的高低，呈正相关趋势。在一些高温、高压等人类无法工作的特殊环境下，工业机器人就发挥了自己的作用，在保证产品质

2、量的情况下，替人类克服那些在特殊环境下，无法完成的困难，同时解放人类的双手，进一步提高劳动生产率。现阶段，工业机器人主要负责的工作是，像喷绘、焊接、搬运这样要么重复性强，要么工作难度高的工作，并且在进行工作以前，还需要操作人员进行示教。此次本文设计的机器人类型，是一个三自由度工业机器人，它的功能主要是可以运输物料,它的总设计，主要有以下四部分构成：一、总体设计；二、工业机械手怎样组成，及有哪些应用；三、对机械手的液压系统进行设计；四、对机械手的控制系统进行设计。其中我们在驱动系统中机械手的驱动，为了保证定位的精准，同时保证操作简单，整体流程不复杂，便于控制，选用了液压缸来进行操作。笔者对控制系

3、统和液压系统也进行了分析计算,为了对机械手装置的控制系统，进行深化设计，我们这次采用了P1.C为核心。使控制系统通过P1.e进行控制，这与现如今工业控制系统设计的大方向不谋而合。并且，硬件电路与机械手控制程序的设计，必须以工艺流程以及总体设计要求，已经分析完成的基点上进行。关键词：工业机器人；控制系统；计算机辅助；专用设备AbstractWiththecontinuousprogressofthesocietyandthecontinuousdevelopmentofscienceandtechnologylevel,peopledemandmoreandmoretime,soinlarge-

4、scalemanufacturing,theproductionofproductsbymanpowerhasbeeninsufficienttosupporttheoperationoftheenterprise,inordertoimproveworkefficiency,andensurethequalityoftheproduct,theenterprisemustrealizemechanicalautomationassoonaspossible,andithasbecometheprimaryproblemthatneedstobefocusedatthemoment.Witht

5、hedecreaseofhumanlabor,industrialrobotshavereplacedthemontheautomaticproductionlines,andhavebeenrecognizedandadoptedbymanyenterprises.Wecanseethatthenationalindustrialautomationlevelhasadirectimpactonmanufacturingtechnologylevelandapplieddegreeoftheindustrialrobot,Insomespecialenvironments,suchashig

6、htemperatureandhighpressure,whichpeoplecannotwork,industrialrobotshaveplayedarole,inthecaseofensuringthequalityofproducts,itcanhelphumanbeingsovercomethedifficultiesthatcannotbeaccomplishedunderspecialcircumstances,andatthesametimefreetheirhandstofurtherimprovelaborproductivity.Atthepresentstage,ind

7、ustrialrobotsaremainlyresponsiblefortaskssuchaspainting,weldingandhandling,whichareeitherhighlyrepetitiveordifficulttowork,andworkinthewayofdemonstrationandteachingreproduction.Inthispaper,athree-degree-of-freedomindustrialrobotisdesigned.Itsmainfunctionistotransportmaterials.Itsoveralldesignismadeu

8、pofthefollowingfourparts:thefirstistheoveralldesign;thesecondisthecompositionandapplicationofindustrialmanipulator;thethirdistodesignthemanipulatorhydraulicsystem;andthelastoneistodesignthecontrolsystem.Wedriveofthemanipulatorinthedrivesystem,inordertoguaranteetheprecisionofpositioning,atthesametime

9、toensuretheoperationissimple,theoverallprocessisnotcomplicated,andeasytocontrol,soselectingforthehydrauliccylindertooperate.Theauthoralsoanalyzedandcalculatedthecontrolsystemandthehydraulicsystem,inordertofurtherdesignthecontrolsystemofthemanipulator,P1.Cisthecore.ThecontrolsystemiscontrolledbyP1.C,

10、whichcoincideswiththegeneraldirectionofdesigningindustrialcontrolsystem.Moreover,thedesignofhardwarecircuitandmanipulatorcontrolprogramiscarriedoutonthebasisofprocessflowanddesignrequirementsofthemanipulator.KeyWordsnndustrialmachinery;hydraulicsystem;computer-assisted;dedicateddevice目录摘要3Abstract4引

11、言错误!未定义书签。1工业机械手的组成和应用71.1工业机械手的分类71.2工业机械手的组成81.3工业机械手在生产中的应用101.4国内外发展状况112设计方案的总体设计132.1设f的目的和任务132.2机械手的设计参数142. 3机械手整体结构形式的选择152.1.1 机械手的组成152.1.2 机械手的自由度及坐标形式162.1.3 机械手的动作顺序172. 4J*Ji5VI182.1.1 概述182.1.2 手部的结构192. 5机械手臂的设计222.1.1 概述22错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。2.1.2 伸缩夹紧缸的选取2.1.3 升降缸的选取2.1.4

12、回转缸的选用2.5.5精度错误!未定义书签。3机械手液压系统设计243. 1概述243.2元器件各种性能的选择293.2.1 流量的计算293.2.2 工作压力的计算314控制系统的设计324. 1324.2梯形图以及程序的编制错误!未定义书签。4.2.1 动作的顺序与控制错误!未定义书签。4.2.2 梯形图的编制错误!未定义书签。4.2.3 P1.C程序的编制37结论39致谢错误!未定义书签。参考文献40引言在进行工业生产的过程中，搬运材料、上料下料，这不仅是一项需要大量人力的大工程，更是一项操作起来非常危险的工作，所以能不能实现机械自动化，决定着这些环节，能不能解放人类的双手。这样一来，实

13、现自动化过程，不仅可以减少生产的成本，还能提高工作效率，同时可以减少事故的发生。为了实现这些环节的自动化，所以，设计人员设计了工业机械手。国内机器人专家按照应用环境的不同，把机器人分为了特种机器人和工业机器人这两类。我们分别来对这两类机器人进行解读：一、工业机器人在工业生产领域中，主要面向多关节机械手或多自由度机器人。二、特种机器人就比较先进了，它可以有特定的功能。包括：农业机器人、娱乐机器人、军用机器人等。在这些特种机器人中，有些分支发展的很快，有独立行成体系的趋势，如水下机器人、服务机器人等。在当前，国际上研究机器人的相关专家，按照应用环境的不同也将机器人分为两类：制造类的工业机器人和非制

14、造类的服务与仿人型机器人，这与我国的分类是一致的。根据社会科技水平的不断进步，“高科技”、“高智能”成了工业制造业发展的主要方向，并且各个部门也在积极的对自动化技术进行试用和推广。在工业部门眼里，自动化也就是一个可以应用于各种生产制造过程的，在计算机和自动化装置的基础上，通过对过程变量的调和（例如温度、浓度等可变量），来保证最后结果符合要求，并且对整个生产过程，可以进行合理的协调，来进行自动化生产的一种生产技术。我们可以列出在进行实现锻压过程自动化的时候，会面临的以下几个问题：一、怎样进行产品质量的提高，和产品稳定性的保证；二、由于我们进行自动化的生产目的，就是达到经济最优化，所以怎样提高锻压

15、机等设备的使用效率迫在眉睫；三、怎样让工业机器进行人类无法进入的一些工作环境,并且在没有技术人员在旁边监控的情况下独立完成作业；四、怎样进一步解放人类的双手，同时降低生产成本，提高工作效率。现如今，随着我国的科学实力不断加强，人们在进行工业劳动的时候，所采用的机械设备也越来越多，“机械手”逐步代替了“人类的双手”。锻压过程自动化很明显的一个成果，就是自动上料机械手，此技术兴起于二十世纪六十年代，随着我国的科学技术不断提高，和通过不断研究计算机自动控制，我国的锻压技术也有了新层次的突破。对锻压过程，进行自动化处理，这不但可以让人们摆脱繁琐复杂却又耗费大量力气的体力劳动，更重要的是利用机器的精密性，保证产品的质量，同时也满足生产技术高速发展的需要。如果锻压自动化可以实现，那么对工业生产，有以下几点好处：一、对锻压程序的快速变化，可以跟得上节奏；二、以便于确保数据的精密，减小误差；三、可以提高锻件尺寸的精度；四、大范围的改变尺寸；五、使生产效率得以大幅度提高。这次设计的机械手主要与锻造机床相组合一起构成完整的生产线，可以达成在没有人