机械手毕业设计开题报告铣床自动上下料点位控制机械手的设计

工科大学毕业设计(论文)开放报告标题：铣床自动装卸点控制机械手设计学生名称：韩辉彬学号：10L0551370专业产业：机械设计制造和自动化导师：陈继荣2014年3月31日毕业设计开放报告总结；总结。在当今大型制造业中，企业注重提高生产率、确保产品质量、一般实现生产过程的自动化，工业机器人作为自动化生产线的重要组成部分，逐渐被企业认可和采用。工业机器人的技术水平和应用水平在一定程度上反映了一个国家的工业自动化水平，目前工业机器人主要执行诸如焊接、喷涂、处理和堆叠等重复性、劳动强度高的任务，工作方式一般采用演示再现方式。PLC是以最新微处理器技术为核心的控制器，是通用的工业控制器，可靠性高，抗干扰能力强。PLC采用最新的大规模集成电路技术，通过严格的生产工艺制造，内部电路采用高可靠性的先进抗干扰技术，PLC具有硬件故障自检测功能，可以在出现故障的情况下及时发送警报消息。PLC使用光绝缘和过滤技术有效地抑制外部干扰源对PLC的影响，PLC功能强大且多功能。开发周期短，功耗低。这个课题对现代工业的发展具有十分重要的意义。1.主题研究的目的和意义1.1本主题的重要性被称为工业机器人的机器人是现代自动控制领域出现的新技术，已成为现代技术的重要组成部分。机械行业中，机器人在零件装配、加工工件处理、处理，尤其是自动数控机床、复合机床中的应用更为广泛。目前，机器人设备已经发展成为灵活制造系统FMS和灵活制造单元FMC的重要组成部分。机械设备和机器人相结合，制造灵活的加工系统或灵活的制造设备，可以节省庞大的工件搬运，实现紧凑的结构和卓越的适应性。机械手的积极作用越来越为人所知，其中之一是部分取代人的劳动力，满足生产工艺的要求，沿着一定的程序、时间、位置完成工件的传递。因此，可以大大改善劳动者的工作条件，加快实现工业生产机械化和自动化的速度。因此受到各船诊委的重视，投入了大量人力和物力，推动了研究和应用。尤其用于高温、高压、灰尘、噪音。我国近年来也取得了较快的发展，取得了一定的成果，受到了各工业部门的关注。编程控制器(PLC)是专为进行数字运算而设计的电子控制设备。由于可靠性、功能性、简单的编程、易于使用的人机界面和其他功能，广泛应用于工业控制系统。此外，机械手是比机电一体化更典型的设计。可以调用更多以前学过的基础和专业基础课程的知识，个人可以测试自己对4年学过的理论知识的掌握程度，对我个人来说也是意义深远的练习。1.2机器人的开发和开发从国内外所有机器人的发展现状来看，现阶段对机器人的研究和开发已经达到了顶峰，机器人的开发现状和力学首先可以概括为模块化和重构是现阶段机械结构发展的主要趋势。第二，PC的开放式控制器是机器人系统的主要发展方向之一，是改进机器人以形成和标准化网络。增强了设备密集型，体系结构设计绝妙，同时使用了模块化体系结构。机器人系统的安全性和可靠性大大提高，同时还提供了一些方便的维修和保护功能。第三，传感器不仅使用现有的速度传感器、位置传感器等，而且引入先进的视觉传感器、触觉传感器、听觉传感器，对机器人逐步走向智能起着重要作用。第四，组装、焊接等机械产品逐渐向模块化、标准化、系列化方向发展、系统动力学模拟等。1.3 PLC功能(1)可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的非常重要的性能。PLC凭借大规模集成电路技术、严格的生产工艺，内部电路采用了I/o信号的光电隔离、过滤、电源屏蔽、电压调节和保护、故障诊断等先进抗干扰技术，具有很高的可靠性，在高灰尘、高噪音、强电磁干扰、热变化的环境下运行良好。PLC的平均无故障时间高达5万小时以上。在PLC的外部电路中，PLC组成了控制系统，与相同大小的继电器接触器系统相比，电气布线和开关接点减少了数百或数千分之一，故障率也大幅降低。(2)功能完备，应用范围广泛到目前为止，PLC已形成了多种规模、系列化的产品。适用于所有规模的行业控制情况，可以执行大多数行业控制任务。PLC具有完善的数据计算功能，可用于各种数字控制领域。近年来，由于PLC的功能单元、PLC通信功能增强和人机接口技术的发展，使用PLC配置各种控制系统变得很容易。(3)编程简单，容易学PLC使用接近继电器电路图的阶梯语言，即使是少量开关逻辑控制命令，也可以轻松实现继电器电路的功能。您可以在产业现场使用手持程式设计师或笔记型电脑对PLC进行程式设计。PLC连接到网络后，可以在网络中的任何位置对PLC进行编程。不懂电子电路或不懂计算机原理或汇编语言的人可以利用计算机方便地进行工业控制。(4)系统安装简单，体积小，价格便宜PLC在存储逻辑中使用模块化而不是电缆逻辑，从而大大减少了控制设备外部的布线，从而大大缩短了控制系统的设计和部署周期。最新集成电路技术的广泛应用，功耗仅为几瓦。PLC体积小，容易装入机器内部，是实现机电一体化的理想控制设备。PLC的重量越来越轻，功耗也越来越低。随着集成电路技术和制造商的增多，PLC的价格也越来越低。1.4挑战要求这是为我校机电实验中心的柔性制造系统设计铣床自动上下供应点控制机器人的项目。设备由机器人及其控制系统组成。生产线上实现铣床站的自动上下料点控制。根据学生和自己的个人想法，在指导老师的指导下整合新的想法，大胆创新，充分调动自己的学习兴趣。2.主题研究方案和主要内容2.1选择整个程序场景1: xy轨道自动机机器人手臂都以伸缩方式工作，大手臂可以围绕底座旋转，双臂可以用气缸或液压缸驱动。场景2:关节旋转自动机两个机器人手臂可以围绕节点旋转，大手臂可以围绕节点旋转，底座可以自由旋转，不受水平限制，并且相对灵活。综合比较：基于XY轨道的机械手设计过程简单，操作简单，维护方便，处理成本低很多，但其通用性低，设备碍事，导向安装空间大，移动困难，功能简单，很多情况下不能满足加工现场的要求。第二个方案：联合旋转机械手，设计过程复杂，操作需要一些控制基础，加工成本高得多，但通用性好，更换不同机器手指可以满足不同要求，工作范围大，更大，满足生产现场复杂的空间条件，可以独立于机床移动，甚至可以安装导轨在机器和仓库之间移动。综合考虑，决定选择第二个方案。使用旋转底座和两个机械手，可以在同一平面中围绕关节旋转，两个关节均由步进电动机驱动。2.2躯干选择躯干由底盘和手臂两部分组成。底盘是支撑机械手整体重量并旋转手臂的机制。机箱由直流电动机驱动，机箱在旋转的同时驱动旋转码盘，机器人每3度发出脉冲，被传感器检测到，并发送到可编程控制器计算机箱旋转角度。此外，机箱中还可以安装有限的位头，旋转角度最高可达270度。手臂是机械手的主要部分，是支持爪、工件并使它们运动的机制。在这个设计中，手臂由两条机械手臂组成。双臂使用步进电动机作为驱动源，直接驱动手臂旋转。由可编程控制器发送脉冲信号，由步进电动机驱动的步进电动机的旋转完成了手臂的运动。更改发射的脉冲数以控制手臂双臂旋转的角度。同时在两条轴线的两端加入极限开关限制。这条手臂可以围绕底座旋转120度，围绕双臂旋转160度。2.3夹紧机构选择机器人爪是用于抓工件以满足快速、灵活、准确、可靠的要求的部件。设计制造夹紧机构爪时，首先要考虑机器人的坐标形式、工作速度和加速度。加强力的大小根据夹紧物体的重量、惯性和冲击力的大小进行计算。此外，为了适应捕捉到的物体大小的变化，考虑到足够的开放大小，扩大机器人的复盖范围，还准备了各种捕获机制，可以根据需要更换爪子。为了避免钳制对象的损坏，夹紧力必须限制在一定的范围内，并具有柔软的垫片、弹性垫或自动定心结构。还有为了防止突然停电，防止物体掉落的自锁结构。夹紧机构本身必须具有简单的结构、小尺寸、轻重量、灵活的动作和稳定的动作。夹紧机制有机械、吸盘和电子设备等多种。某些夹紧机构还具有启动检测装置和搬运工具的装置。机械夹紧机构是最基本的，广泛使用，种类繁多，本设计采用机械夹紧机构，三指气动爪。通过可编程控制器控制电磁阀动作，控制爪张感，实现夹紧工件的目的。2.4机器手腕结构选择如图所示采用天花板风扇旋转机械结构，连接底部和机械臂，用步进电机摆动手腕，采用这种特殊结构，不仅扩大了机械手的工作范围，还提高了满足生产现场复杂工作要求的灵活性，便于摆动控制，在应用中适当调整了机构，丰富了功能，提高了机构的可靠性。选择2.5PLCSiemens PLC具有多种通信接口，通过多种通信处理器连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统，通过编程软件Step 7的用户界面提供通信配置功能，配置非常简单。本课题是将西门子的S7-200选定为控制PLC。使用STEP 7 MicroWIN作为编程软件。3.实施计划充分审查相关资料，细致划分方案的替代结构，构思合理的局部机械结构，练习CAXA实物设计图软件，达到了利用CAXA制作三维图形的目的。建立操控点的3d草图，修改边设计方面，并在出现不适当的地方及时进行修改。完成后，将进行零件设计、电动机选择和其他附属零件选择，机器结构检查计算也将在此阶段进行。绘制组合的组合图面和组合主要，然后继续修改程式，以执行PLC程式设计并建立电气控制。整理设计说明书。在整个设计过程中，要定期与讲师沟通，接受老师的批评和建议。通过这次毕业设计，努力将自己的大学4年理论学习熟练地应用于实际，掌握一种学习方法，熟悉工业设计过程，实现从校园到企业的平稳过渡。参考文献1天明气动通用上下机器人结构设计a长春大学学报1009-3907(2012)10-1171-032徐利春自动上下通用机器人系统设计研究b液压和气动1000-4858(2013) 08-0083-043孔祥智，柳春数控车床摇臂机器人设计a机械设计与制造1001-3997(2011)06-0169-024白平，薛tuo CNC机床上下机器人设计过程a技术推广1674-6708(2012)68-0071-02 2012.65松胡安上下机器人PLC控制系统设计a设备制造技术1672-545X(2008)10-0054-026风机石梁三自由度上下料机械手的PLC控制分析a机械工程师1002-2333 (2012) 02-0060-027周宏气动和PLC技术结合机器人设计b液压和气动10004858(2004)8张海英，刘承明基于PLC的自动上下机器人设计b设备制造技术1672-545X(2010)09-0070-029基于洛汗PLC的卸载机器人设计b液压和气动1000-4858(2011) 05-0001-0310张海英，陈子振，翟志勇基于PLC的物料处理机械设计a机械工程师1002-2333 (2010) 09-0083-02prod 11qi jingrong通用自动机设计和控制b 装备制造技术 1672-545 x(2013)07-0024-0212黄贤信工业机器人机器人设计a 装备制造技术:1672-545 x(2012)03-0220-0213王学良，基于张秋菊PLC的机器人自动上下控制系统设计b中国制造信息1672-1616 (2012) 15-0059-0414杨永清，张佳义，尚文里汽车零部件精密自动生产线机器人设计b制造自动化1009-0134(2009)06-0096-0315 Hu xulan生产线组装机自动装卸机器人b机制造1000-4998 (2005) 07-0032-0316尹子英雄洪罗允焕王建坤数控上下机器人研究与应用华中理工大学锻压机械17邢金鹏自动上下机器人直臂部分总体设计学术展台金田共295号18郭洪红、许桂林等产业机器人技术M。西安电子科技大学出版社2006。19王孙关节机器人本体和控制系统设计M。西安交大机械电子工程研究所，2009年。20蔡家兴机器人学的发展趋势和发展战略j。机器人技术和应用，2001 (4): 11-16。21基于Guo Yanping PLC的工业机器人控制系统j。仪表技术和传感器，2007 (9): 31