毕业设计（论文）-装配机械手设计及运动仿真-含PLC控制.docx

《毕业设计（论文）-装配机械手设计及运动仿真-含PLC控制.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）-装配机械手设计及运动仿真-含PLC控制.docx（50页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、XX大学毕业设计（论文）装配机械手设计及运动仿真所在学院专业班级姓名学号指导老师近代装配机械手是由目标机械本体、控制器系统、传感装置系统、控制系统和伺服动力器系统组成，是一种模仿人的操作、自动化控制、可多次编程、能在立体空间完成各式各样作业的MeChatroniCS设备。装配机械手对于提高和确保产品质量，提升生产的效率，改善工人的工作条件和快速更新产品起着非常重要的作用。装配机械手技术结合了多们学科的知识。包含机构学、计算机、控制论、信息和传感技术、人工智能、仿生学等。它是当代十分活跃，应用非常广泛的领域。机械手具有很多人类所不具有的能力，包括快速分析环境能力；抗干扰能力强，能长时间工作和工作

2、精度高。可以说机械手是工业进步的产物，它也发挥了在当今工业的至关重要的作用。如今，机械手工业已成为世界各国备受关注的产业。随着机械手技术的快速发展，装配机械手的应用范围正在不断扩大，提出了新要求,为提高机械手教学教育的水平，我们研制出一套以实验教学为目的的机械手演示系统。本文阐述了机械手的发展历史，国内外的应用状况，及其巨大的优越性，提出了具体的机械手设计要求和进行了总体方案设计和各自由度的具体结构设计、计算；关键词：机械手；工业；传动；强度AbstractFromtheindustrialrobotmanipulator(Mechanical),controller,servodrivesy

3、stemandsensingdevice,ahumanoidoperation,automaticcontrol,canrepeatprogramming,three-dimensionalspacecanbecompletedinthevariousoperationsoftheelectromechanicalintegrationautomaticproductionagency.Ittostabilize,improvetheproductquality,improveproductionefficiency,playsaveryimportantroleinimprovingther

4、apidworkingconditionsandproduct.Industrialrobottechnologyisahigh-techintegratedcomputer,controltheory,mechanism,informationandsensortechnology,artificialintelligence,bionicsmultidisciplinaryandform,isthecontemporaryresearchisveryactive,moreandmorewidelyappliedinthefield.Therobotisontheenvironmentofr

5、apidresponseandtheanalysisjudgmentability,andthemachinecanworkcontinuouslyforlongtime,highprecision,resistancetoharshenvironmentcapacity,inthesensethatitistheproductoftheevolutionofthemachine,itisanimportantproductionandindustrialandnon-industrialsector,serviceequipment,automationequipmentisindispen

6、sablethefieldofadvancedmanufacturingtechnology.Today,theroboticsindustryhasbecometheworldtheconcernoftheindustry.Withtherapiddevelopmentofrobottechnology,theapplicationfieldofindustrialrobotisconstantlyexpanding,putsforwardnewrequirements,inordertoimprovetherobotteachinglevel,wedevelopedasetofexperi

7、mentalteachingforthepurposeofdemonstrationoftherobotsystem.Thisassaydescribesthedevelopmentprocessoftherobot,theapplicationstatusathomeandabroad,robotbasedonthespecificdesignrequirements,theoveralldesignofthedegreeoffreedom,theconcretestructuredesignandcalculation;KeyWords:robot;industrial;transmiss

8、ion;strength摘要AbstractI11目录IV第一章绪论11.1 机械手概念11.2 课题研究的背景和意义11.3 机器人的发展及技术21.3 .1机器人的发展21.4 .2机器人技术31.4 机器人研究概况31.4.1 国外研究现状31.4.2 国内研究现状41.5 装配机械手的应用51.6 本课题研究内容6第二章总体方案设计62.1 机器人工程概述62.2 工业机器人总体设计方案论述72.3 机器人机械传动原理82.4 机器人总体方案设计92.5 本章小结10第3章装配机械手的机械结构设计123.1 装配机械手的总体设计121.1. 1装配机械手的参数121.2. 2装配机械手

9、外形尺寸与工作空间121.3. 3装配机械手的总体传动方案123.2 机器人腰座结构的设计133.3 机器人手臂的结构设计143.4 机器人腕部的结构设计153.5 机器人末端执行器（手爪）的设计163.6 大小臂（关节2和关节3）电机的计算与型号选择163.7 主要零件材料的选择与强度校核173.8 臂部电机的计算与选型203.9 机械手重要零部件设计计算203.9.1电机的设计计算203.9.2同步型齿型带的设计参数223.9.3滚珠丝杠副的设计参数233.10 大臂和小臂机械结构设计243.11 腕部机械结构设计253.12 腰部机构设计（含齿轮计算校核）253.13 小结29第四章控制

10、系统的分析设计304.1 控制系统的组成结构304.2 控制系统的性能要求314.3 传感器的选择314.3.1 位置检测装置314. 3.2滑觉传感器324.4 控制系统PLC的选型及控制原理324. 4.1PLC控制系统设计的基本原则325. 4.2PLC种类及型号选择376. 4.3I/O点数分配377. 4.4PLC外部接线图388. 4.5机械手控制原理394.5 PLC程序设计41参考文献45致谢46第一章绪论1.1 机械手概念机械手是一种典型的机电一体化产品，仿人型机械手是机械手研究领域的热点。研究仿人型机械手需要结合机械、电子、信息论、人工智能、生物学以及计算机等诸多学科知识，

11、同时其自身的发展也促进了这些学科的发展。机械手是仿人型机械手的一种。1959年，世界上诞生了第一台工业机械手，开创了机械手发展的新纪元。随着科学技术的发展，仿人型机械手的研究与应用迅猛发展。世界著名机械手专家、日本早稻田大学的加藤一郎教授说过：“机械手应当具有的最大特征之一是功能”。其中双足是方式中自动化程度最高、最为复杂的动态系统。伟大的发明家爱迪生也曾说过这样一句话:“上帝创造人类，两条腿是最美妙的杰作”。系统具有非常丰富的动力学特性，对的环境要求很低，既能在平地上，也能在非结构性的复杂地面上，对环境有很好的适应性。功能的具备为扩大机械手的应用领域开辟了无限广阔的前景。研究机械手的原因和目

12、的，主要有以下几个方面：希望研制出机构，使它们能在许多结构和非结构环境中，以代替人进行作业或延伸和扩大人类的活动领域；希望更多得了解和掌握人类得特性，并利用这些特性为人类服务，例如：人造假肢。系统具有丰富的动力学特性，在这方面的研究可以拓宽力学及机械手的机械手（RObOt）是自动执行工作的机器装置。它是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。机械手是近50年才迅速发展起来的一种有代表性的、机械和电子控制系统组成的、自动化程度高的生产工具。在生产制造业中，装配机械手技术得到广泛的应用。它自动化程度高，对改善劳动条件，确保产品质

13、量和提升工作效率，起到非常重要的作用。可以说他是现代工业的一种技术革命。1.2 课题研究的背景和意义由于现代科技的发展，无论是在工业生产中还是人类日常生活，机械手技术都得到广泛的应用。研究智能类人机械手是近年科学家一致致力于的方向。类人机械手是以人类模型的，它能仿照人类各种动作和具有人类的外部特征。未来机械手管家将不是梦。按机械手结构的不同，机械手又可以分很多种。轮式移动机械手、履带机械手、机器手、步行机械手等等。值得一提的是步行机械手，他是近年来类人机器研究的重要成果。它的移动方式跟大多数动物一样甚至可以跟人类一下。这是一种很复杂的自动化程度很高的运动。相对于传统的轮式和履带机械手，他对环境

14、的适应性更强。能在很小的空间作业，在不平的道路上如履平地，上下楼梯等等。将来不久，这项技术会得到非常广泛应用。在机械手研究、制作中，运用电脑对设计出来的机械手进行仿真是一项非常重要的过程。机械手仿真包含零件建模，零件装配，最后进行运动仿真。通过仿真，设计员可以很直观的观察到各个机构的运动状况，知道有没有出现干涉；可以清楚知道各个部件的受力情况，得出各种模拟数据。这种方法大大节约了研制时间和成本。1.3 机器人的发展及技术1.3.1机器人的发展20世纪40年代，伴随着遥控操纵器和数控制造技术的出现，关于机器人技术的研究开始出现。60年代美国的COnSoIiClateClCOntrOl公司研制出第

15、一台机器人样机，并成立了Unimation公司，定型生产了Unimate机器人。20世纪70年代以来，工业机器人产业蓬勃兴起，机器人技术逐渐发展为专门学哈尔滨工程大学硕十学位论文。1970年，第一次国际机器人会议在美国举行。经过几十年的发展，数百种不同结构、不同控制系统、不同用途的机器人已进入了实用化阶段。目前，尽管关于机器人的定义还未统一，但一般认为机器人的发展按照从低级到高级经历了三代。第一代机器人，主要指只能以“示教-再现”方式工作的机器人，其只能依靠人们给定的程序，重复进行各种操作。目前的各类工业机器人大都属于第一代机器人。第二代机器人是具有一定传感器反馈功能的机器人，其能获取作业环境、操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，机器人按照己编好的程序做出一定推理，对动作进行反馈控制，表现出低级的智能。当前，对第二代机器人的研究着重于实际应用与普及推广上。第三代机器人是指具有环境感知能力，并能做出自主决策的自治机器人。它具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维，判断决策，在作业环境中可独立行动。第三代机器人又称为智能机器人，并己成为机器人学科的研究重点，但目前还处于实验室探索阶段。机器人技术己成为当前科技研究和应用的焦点与重心，并逐渐在工农业生产和国防建设等方面发挥巨大作用。可以预见到，机器人将在21