本科毕设论文_基于plc控制的机械手控制电路设计.doc

摘 要 在机械制造业中，机械手已被广泛应用，大大地改善了工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快了实现工业生产机械化和自动化的步伐。 本文通过对机械手的组成和分类，及国内外的发展状况的了解，对本课题任务进行了总体方案设计。确定了机械手用三自由度和圆柱坐标型式。设计了机械手的夹持式手部结构；以及设计了机械手的总体结构，以实现机械手伸缩，升降，回转三个自由度及手爪的开合。驱动方式由气缸来实现手臂伸缩和升降，异步电机来实现机械手的旋转。 运用了FX 系列可编程序控制器（PLC）对上下料机械手进行控制, 论述了电气控制系统的硬件设计, 控制软件结构以及手动控制程序和自动控制程序的设计。 关键词：机械手，气缸，可编程序控制器 窗体顶端 窗体底端 目 录 摘 要 I 1 绪言 1 1.1 机械手的概述 1 1.2 我国机械手的发展 1 1.3 气动机械手的应用现状及发展前景 3 1.4 PLC概念的由来和产生 5 1.5 本课题设计要求 8 2 机械手的总体设计方案 9 2.1 机械手的系统工作原理及组成 9 2.2 机械手基本形式的选择 10 2.3 驱动机构的选择 11 2.4 机械手的技术参数列表 11 3 机械手的机械系统设计 13 3.1 机械手的运动概述 13 3.2 机器人的运动过程分析 14 4 机械手手部结构设计及计算 15 4.1 手部结构 15 4.2 手部结构设计及计算 16 4.3 夹紧气缸的设计 18 5 机械手手臂机构的设计 24 5.1 手臂的设计要求 24 5.2 伸缩气压缸的设计 24 5.3 导向装置 29 6 机械手腰部和基座结构设计及计算 30 6.1 结构设计 30 6.2 控制手臂上下移动的腰部气缸的设计 30 6.3 导向装置 34 6.4 平衡装置 34 6.5 基座结构设计 35 7 气动系统设计 38 7.1 气压传动系统工作原理图 38 8 机械手的PLC控制系统设计 40 8.1 可编程序控制器的选择及工作过程 40 8.2 可编程序控制器的使用步骤 41 8.3 机械手可编程序控制器控制方案 41 9 总结 55 参考文献 56  1 绪言 1.1 机械手的概述 机械手（又称机器人，机械人，英文名称：Robot），在人类科技发展史上其来有自。早在三国时代，诸葛亮发明的木牛流马即是古代中国人的智能结晶。随着近代的工业革命，机器产业的不断发展成为近代工业的主要支柱。由于科学幻想所系的“永动机”、太空探险以及梦想解决人的机能所无法达致境界的求新意念，推动科学家想研究创造出种种能够代替人的机械。上世纪六、七十年代的自动化机器、无人操纵的飞行器等等，即是此产业发展链条上的一个大胆的尝试与突破。虽然，后来电脑、电子产业的发达引开了人们关注的热点，但关于机械手的研究与开发一直在持续进行着。而近二十年中，因为电脑技术、电子产品及生物遗传工程等技术的大踏步发展，“机械手”的研发热潮已从专业人士的实验室中走了出来，成为一种综合科研能力的开发活动，参与者也打破了各行各业的划地为牢、各自为政的困局，开始了纵横连合，争奇斗妍，蔚成热潮的研究与制作尝试。 机械手的研究从一开始就是拟人化的，所以才有机械臂的开发与制作，也是为了以机械来代替人去做人力所无法完成的劳作或探险。但近十几年来，机械手的开发不仅越来越优化，而且涵盖了许多领域，应用的范畴十分广阔。大而言之，用之于太空开发，月球车，深海探测器，海洋石油开采，航天飞机机械臂等，小至微型手术机械，生命监测仪等。军事上的用途更是日新月异，从拆弹器、清除地雷器到无人驾驶飞机、战车，有人甚至预测未来战争可能如星球大战一样，是机械手的战争。至于工业、农业、遗传生物产业、医学、文化产业、电讯业、能源开发，都将因机械手的大量登场而出现产业革命。英国电讯公司未来学部门研究员曾因准确预测手机短讯、垃圾电邮及网上搜寻引擎的出现而闻名，在最近公布的科技展望五十年的预测中，其中就有数条是关于机械手的。 1.2 我国机械手的发展 第一台机械手出现后20年，我国于1972年开始研制机械手，由上海起，接着天津，吉林，哈尔滨，广州，昆明等十几个研究单位和院校分别开发了固定程序、结合式、液压伺服型同用机械手，并开始了机构学（包括步行机构）、计算机控制和应用技术的研究，这些机械手大约有1/3用于生产。 在该技术的推动下，随着改革开放方针的实施，我国机械手技术的发展得到政府的重视和支持，在80年代中期，国家组织了对工业机械手的需求的行业的调研，结果表明，对第二代工业机械手的需求主要集中于汽车行业（占总需要的60%～70%）。在众多的专家的建议和规划下，于“七五”期间，由机电部主持，中央各部委，中