2025【基于PLC控制的轴承装配机器人结构设计13000字】.docx

基于PLC控制的轴承装配机器人结构设计

摘要

本次设计是基于PLC控制的轴承装配机器人的结构设计，通过查阅互联网，收集资料，根据任务书要求设计一款基于PLC控制的自动抓取并完成轴承装配的机器人的机构设计。本次设计中轴承装配机器人的横向移动和升降运动的驱动方式通过丝杠机构实现，采用回转气缸实现机器人手臂的回转运动，采用电机驱动手腕的弯转，采用伸缩气缸实现轴承压入装配。该设计的最大特点是能够自动完成轴承装配，可以没有人工参与，降低成本，还可以在适宜的条件下连续工作。

关键词：轴承装配；装配机器人；丝杠机构；PLC控制

目录

TOC\o1-2\h\z\u第一章绪论 1

1.1研究背景及其意义 1

1.2国内外装配机器人发展概况 1

1.3课题研究的主要内容 2

第二章总体方案设计 3

2.1机器人的功能要求 3

2.2各运动的传动方案设计 3

2.3控制部分设计 4

第三章机器人移动机构设计 5

3.1X轴移动机构分析 5

3.2丝杠机构的设计选型 5

3.3电机与同步带的计算与选型 7

3.4直线导轨的计算与选型 9

第四章机器人的立柱及臂部设计 11

4.1立柱机构方案设计 11

4.2臂部的设计计算 12

第五章机器人腕部及手爪设计 15

5.1腕部的设计要求 15

5.2腕部的结构的选择 15

5.3腕部的设计计算 15

5.4手爪的设计计算 17

第六章控制系统硬件设计 19

6.1主要元器件的选择 19

6.2I/O地址分配表 21

6.3主电路电气原理图 23

6.4PLC接线原理图 23

第七章控制系统软件设计 25

7.1机器人工作流程 25

7.2程序流程图 25

结束语 28

参考文献 30

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第一章绪论

1.1研究背景及其意义

装配机器人是工业机器人中的一种，机器人是自动执行设定程序并接受预先创建的程序的机器，或按照人工智能技术制定指令，完成相应动作。目前机器人的种类有很多，如医疗机器人、水下机器人等。随着基础科学的发展和人类需求的提高，会出现各种针对环境的机器人和各种不同需求的机器人。机器人会越来越普遍智能。机器人是模仿人的产物。一般机器人是由四个主要部分组成，一是控制器，类似于人的大脑，用于接收处理信息和控制其他组成部分；二是动力，类似于人的体能，用于提供其他组成部分的能量；三是检测装置，类似人的视觉触觉等感官，用于及时反馈信息；四是执行器，类似人的整个手臂和腿，用于执行控制器的指令。毫无疑问机器人的发展依赖其他科学领域的发展，对于一般出现在生产线上的装配机器人来说，更智能更自动是未来发展的主要方向。

装配机器人广泛应用于工业、国防、科技和生活领域。汽车工业和电子工业是常用的工业领域，纺织加工、食品工业和日用品制造业也在逐步发展。装配机器人对改善工作条件和减少安全事故有很大帮助，因此有必要设计实现自动装配的工业机器人。

装配机器人能够在短时间内实现轴承的装配，提高效率。在恶劣环境中代替人工作，避免发生危险。与人相比，机器人具有生产时间短、无需休息、在适宜的条件下连续工作等优点。机器人可以在恶劣的工况下替代人类，减轻劳动强度，减少安全事故的发生。目前，在工业生产中，轴承装配机器人主要用于取代手动安装轴承，实现轴承自动拾取、自动定位以及自动装配。该机器人按照编写的程序工作具有高精度和高重复性。鉴于兰州交通大学王世伟提出轴承装配与拆卸是工业中使用频繁、工作强度大的一项工作，所以有必要设计一款轴承自动装配的机器人。

1.2国内外装配机器人发展概况

1.2.1国内发展状况

虽然目前国内的装配机器人的研究取得了相当大的进展，但总体水平还是处于落后状态。我国正式进入机器人高速发展是在八十年代以后，不仅起步时间迟，从机器人数量增长趋势上也属于落后状态。

六十年代，沈阳一个名叫杰宝春的普通工人凭借大量经验构思并制造电动螺丝机，这算是装配机器人的起始。一直到七十年代我国才开始正式研究装配机器人，由于技术封锁和其他原因，我国机器人发展相当缓慢，一直到八十年代末，我国机器人的发展才开始好转。从中国与美国等国家关系的缓和开始，伴随国家相关政策的颁布，我国一些汽车行业引进由机器人组成的生产线，这大大刺激了我国机器人的发展。还有一些科研组织开始引入“洋机器人”，这些国外机器人的购入，同样解决了我国机器人的一些关键问题。

1.2.2国外发展状况

美国控制公司开发了第一台装配机器人，它的结构包括一个连接到主体的旋转臂和一个带有电磁块的工件的取放机构。随着计算机和自动控制技术的飞速发