5组三自由度机械手(实).doc

专业综合训练周（机电） 实验报告 课题名称 三自由度气动教学机械手的实验研究 班 级 机械11级机电方向 姓 名 赵子宁、时超、井贵富、康立乾、 韩强、伏永明、常程 指导老师 于复生张 涵 山东建筑大学机电工程学院 1绪论 1 1.1三自由度机械手概述 1 1.2三自由度机械手的基本形式 1 1.3国内外发展状况 3 1.4本机械手的技术指标 3 2三自由度机械手的结构及相关部件 5 2.1三自由度机械手的总体结构 5 2.1.1机械手底座平台 7 2.1.2立柱 7 2.1.3横移气缸 8 2.1.4垂直升降气缸 9 2.1.5夹紧气缸 10 2.1.6机械手的手爪 11 2.2机械手的驱动与控制 12 2.2.1步进电机及其驱动 12 2.2.2气动电磁阀 14 3主控制板部分. 17 3.1基本组成 17 3.2控制方式说明 18 3.3串行接口电路 19 3.4通信方式说明 20 3.5主板程序 21 4手柄系统原理设计 37 4.1手持盒主要功能 37 4.2电源设置 38 4.3原理图 38 4.4手柄程序及电路部分 38 5气压传动系统工作原理 66 5.1气动系统 66 5.1.1气动设置 66 5.1.2气压传动系统的组成 66 5.1.3. 机械手气路设计 67 5.2气缸 67 5.2.1气动执行元件和控制元件 67 5.2.2气缸的典型结构和工作原理 67 5.3气缸的特点与安装使用 67 5.3.1控制机械手运动的气缸的型号 67 5.3.2所选气缸的特点 69 5.3.3气缸的安装与维护注意的问题 70 6.总结 71 7.致谢 72 8.参考文献 73 1绪论 本文简要介绍了机械手的概念，机械手的组成和分类，国内外的发展状况及发展前景。? 本文对机械手进行总体方案设计，结合生产实际及理论确定了机械手的结构及动作过程，坐标型式和自由度数，并列出了机械手的技术参数。? 设计出了机械手的驱动方案、控制方案，在进行控制方案的选取时进行了不同方案的优缺点的对比，最后确定了具体的控制方案。在进行机械手控制器件的选取时，对控制器件选择进行了详细的分析，如对步进电机参数的具体选取。最后介绍了利用可编程序控制器对机械手进行控制，同时叙述了可编程序控制器选取原则及工作过程，并绘制出了可编程序控制器外部接线图。在用可编程序控制器控制时分为手动和自动两种工作方式，并绘制了自动工作方式的顺序功能图。 1.1三自由度机械手概述 机械手也被称为自动手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。 机械手工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新研究成果，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我们国科技界跟踪国际高科技发展的重要方面。机械手的研究、制造和应用水平，是一个国家科技水平和经济实力的象征，正受到许多国家的广泛重视。 目前，机械手的定义，世界各国尚未统一，分类也不尽相同。最近联合国国际标准化组织采纳了美国机械手协会给机械手下的定义：机械手是一种可重复编程的多功能操作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递物体。参考国外的定义，结合我们国的习惯用语，对机械手作如下定义：机械手是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，自动化程度高的自动操作机械。主要用于加工自动线和柔性制造系统中传递和装卸物体。 1.2三自由度机械手的基本形式 摇臂式自动取料机械手 典型的摇臂式自动取料机械手,其运动由X,Y两个相互垂直方向的直线运动与一个摆动运动组合而成摇臂式自动取料机械手一般为小型机械手。这种机械手的运动过程如下: 动作1当执行下降取料命令后,机械手抓取装置沿Z轴方向垂直下降,如图1中轨迹1所示,抓取动作可以通过吸盘、气动手指和杠杆机构等完成; 动作2抓取镀件的机械手沿Z轴反方向运行到原点,如图中轨迹2所示; 动作3机械手绕Z轴旋转一定角度为下一次运动做准备,如图中轨迹3所示; (4)动作4机械手沿X轴方向将镀件运行到释放点上方,再通过Z轴的下降运动将镀件