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文档简介

毕业设计(论文)学生开题报告课题名称关节式自动上下料机械手设计(PLC控制)课题来源生产实践课题类型AX指导教师学生姓名学号专业班级本课题的研究现状、研究目的及意义工业机械手是人类创造的一种机器,更是人类创造的一项伟大奇迹,其研究、开发和设计是从二十世纪中叶开始的.我国的工业机械手是从80年代七五科技攻关开始起步,在国家的支持下,通过七五,八五科技攻关,目前已经基本掌握了机械手操作机的设计制造技术,控制系统硬件和软件设计技术,运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件,开发出喷漆,孤焊,点焊,装配,搬运等机器人,其中有130多台喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用,孤焊机器人已经应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的看来,我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定距离。如:可靠性低于国外产品,机械手应用工程起步较晚,应用领域窄,生产线系统技术与国外比有差距。影响我国机械手发展的关键平台因素就是其软件,硬件和机械结构。目前工业机械手仍大量应用在制造业,其中汽车工业占第一位(占28.9%),电器制造业第二位(占16.4%),化工第三位(占11.7%)。发达国家汽车行业机械手应用占总保有量百分比为23.4%53%,年产每万辆汽车所拥有的机械手数为(包括整车和零部件):日本88.0台,德国64.0台,法国32.2台,英国26.9台,美国33.8台,意大利48.0台世界工业机械手的数目虽然每年在递增,但市场是波浪式向前发展的。在新世纪的曙光下人们追求更舒适的工作条件,恶劣危险的劳动环境都需要用机器人代替人工。随着机器人应用的深化和渗透,工业机械手在汽车行业中还在不断开辟着新用途。机械手的发展也已经由最初的液压,气压控制开始向人工智能化转变,并且随着电子技术的发展和科技的不断进步,这项技术将日益完善。上料机械手与卸料机械手相比,其中上料机械手中的移动式搬运上料机械手适用于各种棒料,工件的自动搬运及上下料工作。例如铝型材挤压成型铝棒料的搬运及高温材料的自动上料作业,最大抓取棒料直径达180mm,最大抓握重量可达30公斤,最大行走距离为1200mm。根据作业要求及载荷情况,机械手各关节运动速度可调。移动式搬运上料机械手主要由手爪,小臂,大臂,手臂回转机构,小车行走机构,液压泵站电器控制系统组成,同时具有高温棒料启动疏料装置及用于安全防护用的光电保护系统。整个机械手及液压系统均集中设置在行走小车上,结构紧凑。电气控制系统采用OMRON可编程控制器,各种作业的实现可以通过编程实现。2-2本课题的研究内容工业机器人系统由三大部分六个子系统组成。三大部分是:机械部分,传感部分,控制部分。六个子系统是:驱动系统,机械结构系统,感受系统,机器人环境交互系统,人机交互系统,控制系等等。该机械手为机床上下料机械手,圆柱体工件约30千克,要求下料之后马上上料,一次完成上下料两步骤。动作顺序:加工工位等候-机械手臂下降-手爪收拢夹紧已加工好的工件-手臂上升-手臂回转至卸料工位-手臂下降-(手腕回转)手爪松开工件-手臂上升-回转至加工工位-手臂下降-手爪松开工件-手臂上升至等待工位等候。机械手的动作全部采用液压驱动,PLC控制。一、机械手驱动系统的选择:设计机械手时,选择哪一类驱动系统,要根据机械手的用途,作业要求,机械手的性能规范,控制功能,维护的复杂程度,运行的功耗,性能与价格比以及现有条件等综合因素加以考虑.在注意各类驱动系统特点的基础上,综合上述各因素,充分论证其合理性,可行性,经济性以及可靠性后进行最终的选择。按动力源的不同机器人又分为:电气驱动、液压驱动、气动驱动三种。液压驱动的特点是功率大,气动驱动存在冲击力大,精度难以控制等缺点,而电气驱动具有控制方便、J性能好等优点。(综合考虑本机械手采用液压驱动)二、机械手结构设计:机械结构是物料抓取机械手最终的执行机构,是机器人赖以实现各种运动的实体,机械结构的布局、类型、传动方式以及驱动系统的设计直接关系着机器人的工作性能。机械结构按坐标形式主要有直角坐标型、球坐标型、圆柱坐标型、SCARA型和关节型等。直角坐标型机器人操作臂的优点是结构简单、刚度高,三个关节的运动相互独立,其间没有祸合,不影响末端手爪的姿态,不产生奇异状态,运动和控制都比较简单;缺点是占地面积大,动作范围小,操作灵活性差。球坐标机器人和圆柱坐标机器人占地面积小,工作空间较大,在空间中的定位也比较直观,但是它们的移动关节不容易防护,极坐标型机器人也存在移动关节不易防护的问题,它们多用于一些特殊的作业环境。SCARA型机器人的主要特点是结构轻便,响应快,最适用于在垂直方向完成零件的装配作业。关节型机器人操作臂的优点是结构紧凑,占地面积小,动作灵活,在作业空间内手臂的干涉最小,工作空间大;缺点是进行控制时计算量比较大,确定末端执行部件的位姿不直观。针对该上下料机械手,为了使它具有一定的操作灵活性和较好的使用性能,在结构设计上采用圆柱坐标型。整个机器人系统设计为四个自由度。自由度的分布情况为:机身的升降和回转,手臂的伸缩,手腕的回转。三、手部的结构设计:手部就是与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同,可分为夹持式和吸附式手部。为了使机械手的通用性更强,把机械手的手部结构设计成可更换结构,当被夹持工件是圆柱刀柄时,使用夹持式手部;当该机械手做其他用途,被夹持工件是板料时,可使用气流负压式吸盘。(本课题工件为圆柱体工件,所以手部采用夹持式)2-3具体设计内容和要求一、设计内容:1了解关节式机械手的基本结构和设计方法2械手手部结构和运动机构的结构设计3机械手驱动系统的设计4学习PLC控制的有关内容,利用PLC的梯形图编写程序5绘制零件图和装配图,设计说明书一份二、设计要求:1完成关节式机械手的整体装配图2完成液压系统原理图3完成PLC外部接线图4完成PLC梯形图编程,运行程序通过5完成相关英文翻译一篇6撰写设计说明书,要求字迹工整本课题研究的实施方案、进度安排一、实施方案:通过生产厂房中的实际观察,以及利用网络或图书馆参阅有关关节式上下料机械手的资料,根据已有的标准规格和设计要求,在老师的指导下进行合理的设计。二、进度安排:1)3月20-31日,主要进行毕业设计的准备工作,熟悉题目,收集资料,明确

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