搬运机器人的设计
机械设计制造及其自动化 指导老师：
摘 要 本次设计的搬运机械手根据规定的动作顺序，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械设计专业知识，完成对机械手的设计，并绘制必要装配图、液压系统图、PLC控制系统原理图。机械手的机械结构采用油缸、螺杆、导向筒等机械器件组成；在液压传动机构中，机械手的手臂伸缩采用伸缩油缸，手腕回转采用回转油缸，立柱的转动采用齿条油缸，机械手的升降采用升降油缸，立柱的横移采用横向移动油缸；整个机器人的移动采用在底部的履带实现。在PLC控制回路中，采用的PLC类型为FX2N，当按下连续启动后，PLC按指定的程序，通过控制电磁阀的开关来控制机械手进行相应的动作循环，当按下连续停止按钮后，机械手在完成一个动作循环后停止运动。
本设计拟开发的搬运机器人可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，可抓取重量较大的工件。
关键词 机械手、液压、控制回路、PLC
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The design of the manipulator
Machine Design & Manufacture and Automation Instructor :
Abstract The design of hydraulic drive manipulator movements under the provisions of the order ， use the basic theory, basic knowledge and related mechanical design expertise comprehensively to complete the design，and drawing the necessary assembly, hydraulic system map, PLC control system diagram . Manipulator mechanical structure using tanks, screw ,guide tubes and other mechanical device component ；In the hydraulic drive bodies ，manipulator arm stretching using telescopic tank ，rotating column of tanks used rack ，manipulator movements using tank movements ，the column takes the horizontal movement of tanks ；The PLC control circuit use the type of FX2N PLC .When pressed for commencement ，PLC in accordance with the prescribed procedures ，through the control of the solenoid valve to control the switch manipulator corresponding moves cycle ，after press the row stop button , the manipulator complete a cycle of action to stop after the hole campaign.
The design of the proposed development of the information on the manipulator can grasp up in space objects ，flexible and varied movements ，can replace the artificial heat and dangerous operation conducted operations，and can grasp the larger workpieces .
Keywords Manipulator 、Hydraulic、Control Loop 、PLC
目 录
摘 要I
AbstractII
目 录III
第1章 前言1
1.1工业机器人简介1
1.2世界机器人的发展1
1.3我国工业机器人的发展2
1.4我要设计的机器人3
第2章 手部结构6
2.1概述6
2.2设计时应考虑的几个问题6
2.3驱动力的计算7
2.4两支点回转式钳爪的定位误差的分析9
第3章 腕部结构10
3.1概述10
3.2腕部的结构形式10
3.3 手腕驱动力矩的计算11
第4章 臂部结构13
4.1概述13
4.2手臂直线运动机构13
4.3 手臂回转运动16
4.4手臂横向移动16
4.5 臂部运动驱动力计算16
第5章 液压系统设计19
5.1液压系统简介19
5.2 液压系统的组成19
5.3 机械手液压系统的控制回路19
5.4 机械手的液压传动系统21
5.5 机械手液压系统的简单计算22
第6章 PLC控制回路的设计29
6.1电磁铁动作顺序29
6.2 机械手的动作顺序表30
6.3 PLC与现场器件的实际连接图31
6.4 梯形图32
结束语34
参考文献35
致谢36
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第一章 前言
1.1 工业机器人简介
几千年前人类就渴望制造一种像人一样的机器，以便将人类从繁重的劳动中解脱出来。如古希腊神话《阿鲁哥探险船》中的青铜巨人泰洛斯（Taloas)，犹太传说中的泥土巨人等等，这些美丽的神话时刻激励着人们一定要把美丽的神话变为现实，早在两千年前就开始出现了自动木人和一些简单的机械偶人。
到了近代 ，机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人问世之后，不同功能的机器人也相继出现并且活跃在不同的领域，从天上到地下，从工业拓广到 农业、林、牧、渔，甚至进入寻常百姓家。机器人的种类之多，应用之广，影响之深，是我们始料未及的。
工业机器人由操作机（机械本体），控制器，伺服驱动系统和检测传感装置构成的人形操作，可自动控制，可被重新编程，在三维空间完成各种任务的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种，多样化的柔性生产。其稳定性对提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的升级换代迅速，起着非常重要的作用。
机器人并不是简单意义上代替人工的劳动，但人的专业知识和拟人化机特种机电设备，既有人对环境状态的快速反应和分析能力，但机器的结合可以是一个漫长连续操作，精确度高，抗恶劣环境，在一定意义上，它也是机器进化的产物，它是工业和非工业行业的重要生产和服务设备，是先进制造技术不可缺少的自动化设备。
1.2世界上工业机器人的发展
国外的工业机器人发展近期有如下几个趋势：
（1）. 工业机器人的参数不断提高（高速、高精、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格已经从91年的10.3万美元降至97年的6.5万美元。
（2）．机械结构向模块化，可重构化开发。例如关节模块中的伺服电机，减速机，检测系统三位一体；关节模块，连杆模块重组机器人机；
（3）．工业机器人控制系统的一个开放的基于PC的控制器方向，促进规范化，网络化，设备集成度提高，控制柜变得日趋小型化和模块化结构，大大提高了系统的可靠性，易用性和可维护性。
（4）．机器人中的传感器作用越来越重要，除采用传统的位置，速度，加速度传感器，装配，焊接机器人还应用了视觉，力觉等传感器，而遥控机器人使用睡眠视觉，声音触觉，触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制，在产品配置技术已经成熟应用的多传感器融合系统。
（5）．虚拟现实技术中的作用在机器人仿真，预演用于过程控制的发展，如遥控机器人操作者产生的感觉来操纵机器人远程操作环境的暴露。
（6）．现代远程机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，但正在致力于运营商和机器人的交互控制，即远程和本地自治系统构成一个完整的监控远程操作系统，智能机器人出来的实验室成实用阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人成功应用这样一个系统是最有名的例子。
(7)．机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。
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