人人文库网 > 图纸下载 > 毕业设计 > 直角坐标机械手的设计【6张CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】

外文翻译=简易机械手=1600字符.doc

直角坐标机械手的设计【6张CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】

资源目录

直角坐标机械手的设计【6张CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】.zip

设计说明书.doc---(点击预览)

直角坐标系机械手.ppt---(点击预览)

文献综述.doc---(点击预览)

开题报告.doc---(点击预览)

外文翻译=简易机械手=1600字符.doc---(点击预览)

任务书.docx---(点击预览)

PDF报告.pdf---(点击预览)

图纸

Y轴大臂支撑架.bak

Y轴大臂支撑架.dwg

Y轴小臂支撑架.bak

Y轴小臂支撑架.dwg

Z轴导向杆.bak

Z轴导向杆.dwg

机械手固定座.bak

机械手固定座.dwg

机械手装配总图.dwg

电动连接架.bak

电动连接架.dwg

设计说明书_检测报告.zip

压缩包内文档预览：

编号：448427 类型：共享资源大小：2.98MB 格式：ZIP 上传时间：2015-07-05 上传人：小*** IP属地：福建

100
积分

版权申诉 word格式文档无特别注明外均可编辑修改；预览文档经过压缩，下载后原文更清晰！ 立即下载

关键词：: 直角坐标机械手设计 cad 图纸毕业论文答辩通过

资源描述：

!【详情如下】CAD图纸+设计说明书.doc[16000字，30页]【需要咨询购买全套设计请加QQ97666224】.bat

任务书.docx

外文翻译=简易机械手=1600字符.doc

开题报告.doc

文献综述.doc

直角坐标系机械手.ppt

设计说明书.doc

设计说明书_检测报告.zip

Y轴大臂支撑架.dwg

Y轴小臂支撑架.dwg

Z轴导向杆.dwg

机械手固定座.dwg

机械手装配总图.dwg

电动连接架.dwg

摘要

在工业上，自动控制系统有着广泛的应用，如工业自动化机床控制、计算机系统、机器人等。

工业机械手能模仿人手臂和手的某些动作，能搬运，抓取物体或操作工具，机械手主要是由手部和运动机构所组成。按照物件尺寸、形状、材料、重量和作业环境等要求不同，手部有几种结构形式，托持型，吸附型和夹持型等。运动机构的功能是使手部完成各种动作：移动、转动等运动来实现规定的动作。机构的伸缩、升降和旋转等运动方式，称为机械手的自由度。本设计选用直角坐标型机械手，有三个自由度，是通过滚珠丝杠来实现小臂与大臂的伸缩，升降。这些动作主要是通过步进电机的带动，通过控制器的控制，将工件从一个坐标抓取并运送到另一坐标完成预定动作。

本论文主要对机械手的传动部分中的滚珠丝杠与步进电机进行了计算，计算内容主要包括机械手的传动机构的设计，以及其机械传动装置的选择。对于控制部分的设计主要包括单片机的控制的方案，接线的原理图以及程序流程图等。

关键词：三自由度；直角坐标；机械手；滚珠丝杠；进步电机

ABSTRACT

Industrially, automatic control systems have a wide range of applications, such as automation machine tool control, computer systems, robotics. The industrial robot is a relatively new machinery and electronic equipment in the modern industry, it is playing a more and moreimportant role.

Fully automated industrial machinery hand can imitate hand and arm some action function, with fixed procedures handling, grasping an object or operation tool for automatic operation device, the manipulator is mainly composed of a hand and the movement mechanism. According to the transporting or catch to object shape, size, weight, materials and working environment of the different requirements, hand there are several structure forms, adsorption, supporting and clamping type. Motion mechanism is the function of the hand to complete a variety of actions: moving, rotating movement to achieve the required action. Body stretching, lifting and rotating movement, known as the degrees of freedom manipulator. The design of three degree of freedom industrial robot in Cartesian coordinate type, which is composed of four linear direction, through ball screw to realize small arm and the arm stretching, lifting. These movements are all based on the stepper motor driven by. Under the action of the controller, it will perform a workpiece from one production line to crawl and transported to another line of this simple action.

This paper focuses on the manipulator drive portion of the ball screw and the stepping motor were calculated, calculate the content mainly includes industrial robot design of the transmission mechanism, and the mechanical transmission device selection. In addition to the control part of the description there are single-chip microcomputer control scheme, the wiring diagram and the program flow diagram.

Key words ：three degrees of freedom, Cartesian coordinates , industrial robot

1绪论1

1.1机械手的概述1

1.2 设计背景与应用意义1

2 直角坐标机械手的总体设计2

2.1 直角坐标机械手的组成及各部分关系概述2

2.2 直角坐标机械手的设计分析3

2.2.1 设计要求3

2.2.2 总体方案拟定3

2.2.3 直角坐标系机械手主要技术性能参数4

2.3 控制系统的设计分析4

3 直角坐标系机械手的机械系统设计5

3.1 直角坐标系机械手的运动系统分析6

3.2机械手的执行机构设计6

3.2.1 末端执行机构设计6

3.2.2气缸的确定8

3.2.3 手臂机构的设计11

3.2.4 轴承的选取15

3.3 直角坐标机械手的机械传动装置的选择16

3.3.1联轴器的选择16

3.3.2 滚珠丝杠的选择16

4 机械手的单片机控制系统设计17

4.1 机械手单片机控制方案17

4.1.1 控制系统的工作原理及控制要求17

4.1.2 机械手的工作流程18

4.1.3 驱动器的选择20

4.2 机械手单片机接线原理图的设计21

4.2.1 电源电路21

4.2.2 复位电路22

4.2.3 接线原理电路22

4.3 机械手单片机程序流程图的设计23

5结论33

致谢34

参考文献35

1 绪论

1.1机械手的概述

机械手是在自动化、机械化生产过程中发展起来的新型装置。在工业生产中，机械手具有十分广泛的用途。它是装配系统中的一个重要组成部分。它的基本作用就是从一个指定位置抓取一件工件运送到另一个指定位置。机械手臂取代了人工劳动，操作精度高，提高了产品质量和生产效率。在机械行业中它可以用于零部件的组装，加工工件的装卸、搬运。装配机械手以刚性高的手臂为主体，它可以根据由外部发来的信号，自动进行各种各样的操作，与人相比，具有快速运动，可以搬运更重的东西，定位精度高等优势。它适应于中、小批量的生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，并且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统就很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平较低，机械手的研究和开发将直接影响到我国自动化生产水平的提高，从许多方面考虑都是非常有必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。

本课题主要应用于生产加工生产线，实现加工过程（上料、下料）的自动化、无人化。通过机械设计制造及其自动化（机电一体化方向）专业的学习，对大学四年所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的机械手设计，能够让我身为一个机制专业毕业生的理论研究水平的到一个比较全面的体现，更能增强我的实践动手能力以及让我具备专业的精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。

1.2 设计背景与应用意义

机械手工程是近三十多年来迅速发展起来的综合学科。它将机械工程、电子工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新研究成果糅合在一起，是当代科学技术发展最活跃的领域之一。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，来完成不同工作，主要用于搬运材料，传递工件。而且基于机械手所具备的一系列优点,在大型装配领域中具有十分明显的优势。因此其重要性在机器人应用中将跃居第一位。

因此，在许多大型工业生产中都需要机械手来提高其工作效率，需要设计建议。

QQ截图20150701183353.jpg

QQ截图20150701183421.jpg

Y轴大臂支撑架.jpg

Y轴小臂支撑架.jpg

Z轴导向杆.jpg

电动连接架.jpg

机械手固定座.jpg

机械手装配总图.jpg

内容简介：: 中文译文简易机械手随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快 ,人们对生产效率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善 ,使机械手技术快速发展 ,其中气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组件价格低廉、维修方便和系统安全可靠等特点 ,已渗透到工业领域的各个部门 ,在工业发展中占有重要地位。本文讲述的气动机械手有气控机械手、 XY 轴丝杠组、转盘机构、旋转基座等机械部分组成。主要作用是完成机械部件的搬运工作 ,能放置在各种不同的生产线或物流流水线中 ,使零件搬运、货物运输更快捷、便利。步进电机驱动纵轴上升 ,另一个步进电机驱动横轴开始向前走 ;转盘直流电机转动使机械手整体运动 ,转到货物接收处 ;步进电机再次驱动纵轴下降 ,到达指定位置后 ,气阀放气 ,机械手松开货物 ;系统回位准备下一次动作。机械手纵轴 (Y轴 )和横轴 (X轴 )选用的是北京四通电机技术有限公司的 42BYG250C 型两相混合式步进电机 ,步距角为 0.9 /1.8 ,电流 1.5A。 M1是横轴电机 ,带动机械手机构伸、缩 ;M2是纵轴电机 ,带动机械手机构上升、下降。所选用的步进电机驱动器是 SH-20403型 ,该驱动器采用 10 40V 直流供电 ,H 桥双极性恒相电流驱动 ,最大 3A 的 8 种输出电流可选 ,最大 64 细分的 7 种细分模式可选 ,输入信号光电隔离 ,标准单脉冲接口 ,有脱机保持功能 ,半密闭式机壳可适应更恶劣的工况环境 ,提供节能的自动半电流方式。驱动器内部的开关电源设计 ,保证了驱动器可适应较宽的电压范围 ,用户可根据各自情况在 10 40VDC 之间选择。一般来说较高的额定电源电压有利于提高电机的高速力矩 ,但却会加大驱动器的损耗和温升。本驱动器最大输出电流值为 3A/相 (峰值 ),通过驱动器面板上六位拨码开关的第 5、 6、 7，三位可组合出 8 种状态 ,对应 8 种输出电流 ,从 0.9A 到 3A 以配合不同的电机使用。本驱动器可提供整步、改善半步、 4细分、 8细分、 16细分、 32细分和 64细分 7种运行模式 ,利用驱动器面板上六位拨码开关的第 1、 2、 3，三位可组合出不同的状态。机械手的旋转动作采用松下伺服电机 A系列小惯量 MSMA5AZA1G,其额定输出 50W、100/200V共用 ,旋转编码器规格为增量式 (脉冲数 2500p/r、分辨率 10000p/r、引出线 11 线 );有油封 ,无制动器 ,轴采用键槽连接。该电机采用松下公司独特算法 ,使速度频率响应提高 2倍 ,达到 500Hz;定位超调整定时间缩短为以往松下伺服电机产品 V系列的 1/4。具有共振抑制功能、控制功能、全闭环控制功能 ,可弥补机械的刚性不足 ,从而实现高速定位 ,也可通过外接高精度的光栅尺 ,构成全闭环控制 ,进一步提高系统精度。具有常规自动增益调整和实时自动增益调整两种自动增益调整方式 ,还配有 RS-485、 RS-232C 通信口 ,使上位控制器可同时控制多达 16个轴。伺服电机驱动器为 A系列 MSDA5A3A1A,适用于小惯量电动机。可回旋 360的转盘机构有直流无刷电机带动 ,系统选用的是北京和时利公司生产的nts 1 57BL1010H1无刷直流电机 ,其调速范围宽、低速力矩大、运行平稳、低噪音、效率高。无刷直流电机驱动器使用北京和时利公司生产的 BL-0408 驱动器 ,其采用 24 48V 直流供电 ,有起停及转向控制、过流、过压及堵转保护 ,且有故障报警输出、外部模拟量调速、制动快速停机等特点。在可回旋 360的转盘机构上 ,安装有 OMRON 公司生产的 E6A2 增量型旋转编码器 ,编码器将信号传给 PLC,实现转盘机构的精确定位。根据系统的设计要求 ,选用 OMRON 公司生产的 CPM2A小型机。 CPM2A在一个小巧的单元内综合有各种性能 ,包括同步脉冲控制、中断输入、脉冲输出、模拟量设定和时钟功能等。 CPM2A 的 CPU 单元又是一个独立单元 ,能处理广泛的机械控制应用问题 ,所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品。完整的通信功能保证了与个人计算机、其它OMRON PC 和 OMRON 可编程终端的通信。这些通信能力使四轴联动简易机械手能方便的融合到工业控制系统中。四轴联动简易机械手的各个动作和状态都由 PLC 控制 ,不仅能满足机械手的手动、半自动、自动等操作方式所需的大量按扭、开关、位置检测点的要求 ,更可通过接口元器件与计算机组成 PLC 工业局域网 ,实现网络通信与网络控制。使四轴联动简易机械手能方便地嵌入到工业生产流水线中。 nts 2 外文文献原文 Mechanical hand Along with the social production progress and people life rhythm is accelerating, people on production efficiency also continuously put forward new requirements. Because of microelectronics technology and calculation software and hardware technology rapid development and modern control theory, the perfection of the fast development, the robot technology pneumatic manipulator system because its media sources do not pollute the environment, simple and cheap components, convenient maintenance and system safety and reliability characteristic, has penetrated into every sector of the industrial field, in the industrial development plays an important role. This article tells of the pneumatic control robots, furious manipulator XY axis screw group, the turntable institutions, rotating mechanical parts base. Main effect is complete mechanical components handling work, to be placed in different kinds of line or logistics pipeline, make parts handling, transport of goods more quick and convenient. Its working process for: when the goods arrived, manipulator system begins to move; Stepping motor control, while the other start downward motion along the horizontal axis of the step-motor controller began to move exercise; Servo motor driver arrived just grab goods manipulators rotating the orientation of the place, then inflatable, manipulator clamped goods. Vertical axis stepper motor drive up, the other horizontal axis stepper motor driver started to move forward; rotary DC motor rotation so that the whole robot motion, go to the cargo receiving area; longitudinal axis stepper motor driven down again, arrived at the designated location, Bleed valve, mechanical hand release the goods; system back to the place ready for the next action. Mechanical hand vertical axis (Y axis) and horizontal (X axis) is chosen Motor Technology Co., Ltd. Beijing Stone 42BYG250C type of two-phase hybrid stepping motor, step angle of 0.9 / 1.8 , current is 1.5A. M1 is the horizontal axis motor driven manipulator stretch, shrink; M2 is the vertical axis motor driven manipulator rise and fall. The choice of stepper motor drive is SH-20403 type, the drive uses 10 40V DC power supply, H-phase bridge bipolar constant current drive, the maximum output current of 3A of the 8 optional, maximum fine of 64 segments of 7 sub-mode optional optical isolation, standard single-pulse interface, with offline capabilities to maintain semi-sealed enclosure can be adapted to environmental conditions even nts 3 worse, provide semi-current energy-saving mode automatically. Drive the internal switching power supply design to ensure that the drive can be adapted to a wide voltage range, the user can according to their circumstances to choose between the 10 40VDC. Generally the higher rated power supply voltage can improve high-speed torque motor, but the drive will increase the loss and temperature rise. The maximum output drive current is 3A / phase (peak), six drive-panel DIP switch on the first three can be combined 5,6,7 8 out of state, corresponding to the 8 kinds of output current from 0.9A to 3A to meet the different motors. The drive can provide full step, half step improvement, subdivision 4, 8 segments, 16 segments, 32 segments and 64 segments of 7 operating modes. The use of six of the drive panel DIP switches 1,2and3 can be combined from three different states. Manipulator with Panasonic servo motor rotational movement A series of small inertia MSMA5AZA1G, the rated 50W, 100/200V share, rotary incremental encoder specifications (number of pulses 2500p / r, resolution of 10000p / r, Lead 11 lines) ; a seal, no brakes, shaft with keyway connections. The motor uses Panasonics unique algorithms, the rate increased by 2 times the frequency response, to 500Hz; positioning over the past adjust the scheduled time by Panasonic servo motor products for the V Series of 1 / 4. With the resonance suppression, control, closed loop control, can make up for lack of mechanical rigidity, in order to achieve high positioning accuracy can also be an external grating to form closed loop control to further improve accuracy. With a conventional automatic gain adjustment and real-time automatic gain Interest adjustment in the automatic gain adjustment methods, which also has RS-485, RS-232C communication port, the host controller can control up to 16 axes. Servo motor drives are a series MSDA5A3A1A, applicable to small inertia motor. 360 swing of the turntable can be a brushless DC motor driven organization, the system is chosen when the profit company in Beijing and the 57BL1010H1 brushless DC motor, its speed range, low-speed torque, smooth running, low noise, high efficiency. Brushless DC motor drive using the Beijing and when Lees BL-0408 produced by the drive, which uses 24 48V DC power supply, a start-stop and steering control, over current, overvoltage and locked rotor protection, and there is failure alarm output external analog speed control, braking down so fast. Can swing 360 in the body on the turntable, fitted with OMRON E6A2 produced incremental rotary encoder, the encoder signals to the PLC, to achieve precise positioning of rotary bodies. According to the system design requirements, the choice of OMRON CPM2A produced minicomputer. CPM2A in a compact unit integrated with a variety of properties, including the synchronization pulse control, interrupt input, pulse output, analog set and clock functions. CPM2A the CPU unit is a stand-alone unit, capable of handling a wide range of application of mechanical control, it is built in the device control unit for the ideal product. Ensure the integrity of communications and personal computers, other OMRON PC and OMRON Programmable Terminal communication. The communication capability allows the robot to A

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。