装卸工件机械手设计
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装卸工件机械手总装图.dwg
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装卸工件机械手设计
摘 要
工业机器人自本世纪60年代初问世以来，已有80万余台用于世界各国的自动化生产线上，扮演着灵巧自如、不知疲倦“操作者”的角色，替代生产工人出色的完成极其繁重、复杂、精密或者充满着危险的各种各样的工作。不同用途的工业机器人正在工业生产中起到其它机器无法替代的作用。一般机器人由基座、腰、臂、腕和手五部分组成。腰和臂控制手的空间位置，腕控制手的空间姿态，而手则是实现对操作物体的抓放。本文设计的是装卸工件机械手，根据设计要求本文制定了一个由液压系统控制夹爪松开、夹紧物体的设计方案，对手部、腕部及整体的结构进行了设计，同时对其主要零部件进行了选择、设计和计算，内容包括液压系统的设计计算，轴的设计和校核，对设计的液压控制系统进行了分析与编程等。通过分析计算可以得出结论，此次设计基本满足设计要求。
关键词：装卸;工业机器人；机械手
The design of the manipulator for loading and unloading workpiece
Abstract
Since the beginning of 1960s, more than 800000 industrial robots have been used on automatic production lines of many countries all over the world, playing a role dexterous and as a free “operator” who has no sense of tireness. It can also accomplish various works that are very arduous and complicated or even full of danger instead of workers. The different application of industry robots to industrial production is playing an important role of which other machines are unable to take the place. The common robot basically consists of the waist, the arm, the wrist and the hand. Waist and arm control space position, while wrist controls special attitude, and the hand is used to realize grasping or putting objects. The design of this article is the mechanical arm of loading and unloading workpiece. According to the design requirements a schematic design has been developed with a hydraulic system controlling the claws from releasing and clamping objects, also it has been carried on the design to the structure of the hand, the wrist, and the whole. The contents including the selection of prime movers, design and check of gears, belts, and axes, the economic analysis to the feasibility of design proposal. Conclusions can be drawn through the computational analysis and this design can by and large meet the needs of the design request.
Key words：load and unload；Industrial robot ;manipulator
目录
1 绪论 1
1.1 选题的背景、目的和意义 1
1.2 机器人的发展概况 2
1.2.1 机器人的定义 2
1.2.3 国内机器人研究状况 4
1.2.4 国外机器人的最新发展 5
1.2.5 机器人目前研究热点及发展趋势 6
2手指部分的设计与计算 8
2.1夹紧机构的类型 8
2.2信息传感器 8
2.2.1内部信息传感器 9
2.2.2外部信息传感器 9
2.3液压传动的设计计算 10
2.3.1手爪夹紧液压传动的设计计算 11
2.3.2手爪回转液压传动的设计计算 12
2.4夹紧力的计算 14
2.4.1液压缸产生的推力及运动速度 14
2.4.2夹紧力的计算 16
3手腕部分的设计与计算 19
3.1确定油缸的工作压力 19
3.2确定经油缸的流量 19
3.3确定油泵所需电机功率 19
3.4液压缸的输出扭矩计算 20
4手臂部分的设计与计算 22
4.1手臂的作用和组成 22
4.2对设计手臂的要求 22
4.3手臂的结构 23
4.4手臂的设计计算 23
4.4.1确定油刚工作压力 23
4.4.2驱动力的设计计算 24
4.4.3偏重力矩的设计计算 26
5.机身的设计与计算 29
5.1机身升降液压转动的设计计算 29
5.1.1确定油缸的工作压力 29
5.1.2确定经油缸的流量 29
5.1.3确定油泵所需电机功率 29
5.1.4液压泵的校核 30
5.1.5活塞杆强度和稳定性校核 32
5.2机身回转液压转动的设计计算 33
5.2.1确定油缸的工作压力 33
5.2.2确定经油缸的流量 33
5.2.3确定油泵所需电机功率 34
5.2.4液压缸的扭矩计算 34
6.PLC控制 36
6.1PLC实现的功能 36
6.2PLC控制电路接线图 36
6.3PLC输入（I/O）点数的分配 37
6.4PLC输出（I/O）点数的分配 38
6.5PLC控制梯形图 38
6.5程序调试 42
6.5.1主程序调试 42
6.5.2手动操作子程序调试 42
6.5.3自动运行子程序调试 43
结论 44
致谢 45
参考文献 46
1 绪论
1.1 选题的背景、目的和意义
现代机器人的研究始于20世纪中期，其技术背景是计算机和自动化的发展，以及原子能的开发利用。自1946年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，其结果之一便是1952年数控机床的诞生。与数控机床相关的控制、机械零件的研究又为机器人的开发奠定了基础。另一方面，原子能实验室的恶劣环境要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下，美国原子能委员会的阿尔贡研究所于1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械式的主从机械手。
机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。而在机械手的设计计算中包含了机械设计专业所学的大部分专业课程内容，对以往的学习起到了一个很好的巩固和获得新知识的作用，对以后的工作也会有很大的帮助。这也是选择这个题目的目的。
此课题的研究在现实生活中具有重要的意义。有些工作会对人体造成伤害，比如喷漆、重物搬运等；有些工作要求质量很高，人难以长时间胜任，比如汽车焊接、精密装配等；有些工作人无法身临其境，比如火山探险、深海探密、空间探索等；有些工作不适合人去干，比如一些恶劣的环境、一些枯燥单调的重复性劳作等；这些都是机器人大显身手的地方。服务机器人还可以为您治病保健、保洁保安；水下机器人可以帮助打捞沉船、铺设电缆；工程机器人可以上山入地、结论
毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过此次毕业设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，理论知识和实际设计的结合锻炼了我.使我能够比较熟练的运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对细节的处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。
这次毕业设计，使我对机械设计有了进一步的认识，通过对机械手的设计，同时用传统的方法根据机械手的受力情况等，在考虑外界因素影响的情况下建立了整个液压传动系统的动力学模型，利用所建立的动力学模型对机械手工作系统结合部参数进行了识别，在此基础上建立了更为准确的动力学模型，分析传动系统的刚度、工作寿命等，从而选出更为合适的传动系统，使得对传动系统进行动态优化设计成为可能。
顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。但由于时间和条件的限制，加上水平有限，本课题研究还存在着许多不足之处，有待于进一步的提高和完善.不过这些不足正是我们去更好的研究更好的创造的最大动力，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的为祖国的四化服务。
致谢
经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。
毕业设计作为大学生在学校的最后一份答卷，在设计的过程中，或多或少的会遇到各种各样的困难，在次，我衷心的感谢在毕业设计过程中支持与帮助过我的老师和同学们. 在这里特别要感谢我的指导老师孙何俊老师。孙老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计整个过程中都给予了我悉心的指导与督促，使我在毕业设计的过程中少走了许多弯路。其次要感谢我的同学对我无私的帮助，特别是在软件的使用方面，正因为如此我才能顺利的完成设计，我还要感谢我的母校——辽宁科技大学，是母校给我们提供了优良的学习环境；另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。在此，我再说一次谢谢！谢谢大家！！！。
参考文献
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