自动拾取餐盘器文本

1、机械系统设计作业设计题目： 自动拾取餐盘器 机械 院（系） 机制 专业 班级： 机制（3）班 小组成员：易永余、 季欣鑫、 王瑜斌 完成日期： 2013 年 6 月 12 日 考核结果： 评阅人： 浙江理工大学目 录第一章 概述1.1 选题背景.3第二章 机械臂的功能分析 1.2.1工业机械手的传动方案设计.41.2.2机械臂的功能分析 .41.2.3主要技术指标的确定51.2.4机械手动作过程的实现61.2.5机构运动简图.61.2.6机械手的三维图.7第三章 驱动传动系统设计8第四章 执行系统设计8第五章 支承系统设计9第六章 控制系统选择9第七章 设计小结10第一章1.1选题背景简介：大

2、家在食堂吃过饭，在享受美味饭菜的同时，你们有想过食堂阿姨的辛苦吗? 食堂阿姨每天要四点起来准备早餐，每天工作到10点半，正是因为他们的辛勤劳动才让我们的一天充满了能量。他们的劳动强度不是我们能想象的，首先让我们对食堂阿姨表示感谢，没有他们，也没有我们对大学的美好回忆。正是基于这样，我们小组观察了食堂阿姨收拾餐盘时候的过程，发现阿姨都是用手去拿，不卫生不说，还缺乏效率，。所以我们设计了这套自动拾取餐盘的系统希望能带给阿姨一些解放。纵观食堂现有的系统，我们觉得已经十分成熟了，但是我们发现在履带的尽头和洗碗机的之间有一个洗涤处，这是一个大池子，阿姨往往要在这里用手从水里取出餐盘放到洗碗机上，夏天还好

3、，冬天那么冷，可怎么办呢？所以我们决定在这两边分别安置一个机械臂，运用机械臂来代替人手工作。第二章总体设计1.2.1机械臂的功能分析： 为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数，自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有23个自由度。 关节式机械手又称屈伸型机械手，是一种适用于靠近机体操作的机械手。它象人手一样有肘，可实现多个自由度，动作比较灵活，适于在夹窄空间工作。关节式机械手的特点有:大臂和小臂的摆动，以及肘关我们发现，系统的核心在于机械臂。在水中，盘子的摆放千奇百态，想要抓中十分困难，抓住以后还要放到洗碗机上更需要

4、机密的操作。所以我们设计了6个自由度的机械臂，这样就能抓住各个方向上的餐盘，而在机械爪上，我们采用了关节式的设计，保证在细小的空间里也能抓住餐盘。节和肩关节的运动;它具有上肢结构，可实现近似于人手操作的技能。1.2.2工业机械手的传动方案设计按工业机械手的不同形式及其组合情况，其活动范围的图形也是不同的，运动形式基本上分为四种：直角坐标形式机械手，圆柱坐标机械手，球坐标形式机械手，关节坐标形式机械手。类似直角坐标和圆柱坐标形式，考虑到圆柱坐标的占地面积小而动作范围广的特点，确定用圆柱坐标式。机械手臂的驱动采用电机驱动。1.2.3主要技术指标的确定机械手主要技术参数有抓重（即臂长），自由度，工作

5、行程（或转角），工作速度和工作精度。抓重（即臂长）抓重是指机械手在正常运行时所能抓取或搬运工件的最大重量，抓取工件的重量为20公斤，考虑到手臂结构强度等因素，通常安全系数k在23范围内使用。自由度为满足抓取餐盘的需要，机械手需要有个手腕回转180度的回转动作，我们设计的机械手就需要有手臂升降，伸收，回转及手腕回转等共6个自由度，以满足抓各种餐盘的需求。工作行程范围 运动行程范围是指臂部，整个机械手直线移动或回转角度的范围。对通用机械手，保证一定的通用性，一般手臂回转行程范围应尽可能大些，选择0°到200°（实际使用为180°），手臂升悬也升长，手臂伸缩行程在500

6、到1000毫米范围内选取，根据实际的需求，取600mm。工作速度 工作速度是指机械手的最大运动速度，运动速度的大小与机械手的驱动方式，定位方式，抓重大小和行程距离有关。因此，手臂的运动速度应根据节拍时间长短，生产过程的平稳性来确定。 影响机械手的动作快慢的两个主要运动是：手臂的伸缩和回转运动，一般应用的机械手移动速度通常在200到300mm/s，回转角度在50°/s左右。1.2.4机械手动作过程的实现手腕小臂大臂 手爪转台转台先进行转动，然后大臂上下可以转动，接着小臂可以上下转动，接着是手腕进行一个转动，最后手爪进行夹紧。1.2.5机构运动简图1.2.6机械手的三维图机械手爪的局部放

7、大图第三章驱动传动系统设计3.1电机的选择驱动系统是驱动抓盘机械手执行机构运动的动力装置调节装置和辅助装置组成。餐盘拾取器采用的是电机驱动。转台、大臂、小臂、手腕均采用旋转电机，旋转电机的选择如下图：手爪部分的电机采用两个直线电机，技术参数如下：额定功率：10W 空载速度： 10-40mm/s 额定电压：DC12v 24V 输出推力：10-160kg行程： 50mm第四章执行系统设计包括手部、手臂和立柱等部件1、手部 即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手。在本课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常

8、用的手指运动形式有回转型和平移型。由于餐盘的外形决定的，该餐盘拾取器采用的是平移型。2、手臂 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置.抓盘机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件与驱动源相配合以实现手臂的各种运动。 第五章支承系统设计机座 机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。 第六章 控制系统设计 PLC是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。自1836年继电器问世，人们就开始用导线将它同开关器件巧妙地连接，构成用途各异的逻辑控制或顺序控制。上世纪60年代末，它不断吸收微计

9、算机技术使之功能不断增强，逐渐适合复杂的控制任务。随着微电子技术、计算机技术和数据通信技术的飞速发展、微处理器的出现，以及流程加工行业（如汽车制造业）对生产流程迅速、频繁变更的需求，PLC技术出现并快速发展。 为了更好地对机械手进行控制，我们与机电的同学合作，根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，再通过PLC的类型、输入输出模块的选择 、电源的选择、存储器的选择、冗余功能的选择和高性能价格比，选择了西门子公司的S7-200CPU214其输入/输出信号第七章设计小结机械系统设计在机械制造中是十分重要的，一件好的机械产品都离不开一个好的设计。在做设计的前期准备工作的过程中，我们通过互联网和学校图书馆等一切可以利用的资源去查找我