（勤奋、求是、创新、奉献）
实验研究报告
实验名称：基于组态软件的机械手控制
姓名与学号：011108224任文甲，011108231许登勇班级：0111082
实验日期：2011.12.12——2011.12.17
指导教师: 范小兰
成绩：
一、实验目的
1．了解三菱系列FX2N -48MR可编程控制器的操作系统，熟悉FX2N -48MR系列指令。2．通过用可编程控制器实现对机械手的控制，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，了解用PLC解决一个实际问题的全过程。
3．通过基于PLC的机械手控制在组态软件中的实现，熟悉PC机与PLC的通信硬件设备和组态软件MCGS的应用。
二、实验要求
1．熟悉FX2N-48MR可编程控制器的操作系统，掌握常用指令的编程方法，掌握步进指令的用法。
2．熟悉PC机与PLC的通信硬件设备和组态软件MCGS的应用。
3．对照实验内容要求，完成设计项目。
三、实验主要仪器设备
1．THPLC-A型三菱微型可编程控制器实验装置
2．组态软件MCGS
四、实验要求
1.利用PLC实现对机械手动作的模拟控制。
实验要求：本实验是将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反的线圈通电为止。另外，夹紧／放松由单线圈二位电磁推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。设备装有上、下限位和左、右限位开关，限位开关用按钮开关来模拟，所以在实验中应为点动。电磁阀和原位指示灯用发灯用发光二极管来模拟。本实验的启动状态应为原位，它的工作过程如图所示，在八个动作，即为：
原位下降夹紧上升右移
左移上升放松下降
2．应用组态软件MCGS实现对机械手的控制。
五、实验面板
图5-1 （2）输入输出端
输入SB1 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SB2 输
出
YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 HL X0 X1 X2 X3 X4 X5 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y6
（3）机械手输入输出动作逻辑关系
位置输入输出
状态指示X4 X2 X1 X3
原位M10 左限位SQ4 上限位SQ2 HL灯亮Y5 下降M11 左限位SQ4 驱动下降YV1阀Y0 夹紧M12 左限位SQ4 下限位SQ1 驱动夹紧YV2阀Y1 上升M13 左限位SQ4 驱动上升YV3阀Y2 右移M14 左限位SQ4 上限位SQ2 驱动右移YV4阀Y3 下降M15 右限位SQ3 驱动下降YV1阀Y0 放松M16 下限位SQ1 右限位SQ3 驱动夹紧／YV2阀Y1 上升M17 右限位SQ3 驱动上升YV3阀Y2 左移M18 上限位SQ2 右限位SQ3 驱动左移YV5阀Y4 原位M10 左限位SQ4 上限位SQ2 HL灯亮Y5
六、实验方案
1．关于PLC和MCGS
(1)PLC（Programmable Logic Controller），是可编程逻辑控制器。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC。
PLC具有以下鲜明的特点：(1) 系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC 和DCS 等，实现生产过程的综合自动化。(2) 使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可
在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。(3) 能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。
(2) MCGS(Monitor and Control Generated System，监视与控制通用系统)是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制。具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。通过与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。用户只需要通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统，如可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块，无纸记录仪、无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备。
2．设计思路
先熟悉机械手动作模拟模板，了解其各部分工作情况及过程时序，分析运动，结合步进指令的设计方法和功能实现，首先根据机械手动作逻辑分配PLC输入输出接口，进而画出顺序流程图并将其转化为梯形图，在电脑的三菱系列FX2N -48MR可编程控制器的操作系统中依据其编写原则输入梯形图，然后在MCGS组态环境中设计相关图形，相关窗口的配置，最后进行组态模拟。
3．各灯波形图
七、实验步骤
1．输入、输出接线
输入SB1 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 输
出
YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 HL X0 X1 X2 X3 X4 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5
2．顺序图
3．梯形图
4．输入程序、调试程序直至正确无误。
先按照I/O分配连接好线路，打开PLC电源，将开关打到“stop”状态，在梯形图界面进行转换，点击菜单栏“在线”进行PLC写入，然后把开关打到“run”，操作各个拨码开关，观察各个灯的显示情况。
5. MCGS设计
1）实时数据库
新增对象——设置名称和类型
2）用户窗口
根据工具箱提供的图库和形象性绘制组态图形——进行属性设置，将所有的元件都设置好
3）设备窗口
设备工具箱——添加设备——基本属性——设置内部属性——通道连接
6．利用组态软件与PLC通信
进入组态运行环境——根据要求进行操作，观察显示效果
八、实验结果
在PLC在线和“run”状况下，根据机械手动作顺序操作各开关，观察到各灯的亮、灭情况，结果达到实验预期要求。做完后，在MCGS组态环境里进行组态，也达到实验要求。
九、实验体会（概述实验碰到的问题和解决的办法，实验的收获）
在整个实验的过程中，我们遇到了很多问题，老师的指导和自己的思考，查阅资料并结合实际操作，基本上都得到了很好的解决。
对于机械手的整个运动的过程，刚开始有一点理解不怎么合理，总是想当然的因为他应该那样动作，通过老师的解释，才有了更深的理解，并将其与控制程序联系起来。
PLC编程时也遇到了很到问题，主要是因为课程都是很久以前学的了，基本上都没怎么用，所以刚开始感觉很棘手，重新把以前的课本找出来看，慢慢的找回一些东西。在编程中，我们用的是步进指令，对于步进指令的开始和结束条件，特别是转移条件用了很长的时间才理解清楚并能应用，还有就是我们在软件程序编制中，感觉不熟，有的时候根本不知道要用的元器件符号在哪里、应该怎么用和收入；另外就是关于那个输出软元件Y在程序中是直接输出还是用置位、复位，都不清楚，所以就是一个一个的试，最后才确定所使用的输出方式；因为是步进指令，在结束的时候还要用到RET指令作为返回，但是我们把他给忘了，运行程序的时候就是不行，经老师的提醒，才把它加上去。在处理程序中输入元件的串联，以及启动开关输入在程序中的位置也与到了问题，通过不断的思考和程序修改、调试，在老师的耐心讲解和指导下，一步一步地，我们把程序不断的完善，达到了实验的预期要求。
由于以前根本没有接触过组态软件MCGS，所以听到老师说要做的时候，感
觉任务量很大，怀疑我们是不是有能力继续做下去，在老师降低要求的情况，并且在实验中不断鼓励我们和给予帮助，通过我们的能力，做的结果基本上达到了要求。期间遇到的问题，比前面的问题多了很多很多，刚开始画图都比较方便，到后面就不顺利了，问题接连不断。在用户窗口中，对于图像的属性进行设置时，像动画连接里很多东西都不怎么东，只是在不断的探索中逐渐地设计好的。在设备窗口进行组态设备配置是出的问题在我看来应该是我们遇到的最多也是最难的，找来找去总是找不到需要的东西，在这过程中老师还联系了北京昆仑公司，咨询相关的关于设备设置的信息，后来还重新安装了一遍组态软件，设备属性设置时，里面的基本属性和通道连接我们也进行了很多的探索和尝试，一方面学习软件自带的帮助文件，另一方面逐个的进行试探，慢慢地得到了更好的结果。
最后，当屏幕上显示满足我们实验要求的结果时，我们心里无比的高兴，经过这么长时间的努力，终于有了回报。在整个实验过程中，老师给予我们很多的帮助，她一方面催促我们要抓紧时间做实验，另一方面在实验室和我们一起，细心、耐心的指导。如果没有老师的指导和帮助，我们是不会这么快、这么顺利的完成实验的。通过这次创新实验，我们从中学到了很多的东西，不断的学习新知识，积极思考，根据问题的情况慢慢修改直至正确，懂得有效利用时间等很多东西学到不少，在此过程中自身的很多方面也得到了提高。这次实验不仅仅是一次实验而已，更是一次锻炼、一种提高。
十、参考文献
1.王兆义等主编.小型可编程控制器实用技术.北京：机械工业出版社.2006
实验报告 （理工类） 课程名称: 机器人创新实验 课程代码: 6003199 学院(直属系): 机械学院机械设计制造系 年级/专业/班: 2010级机制3班 学生姓名: 学号: 实验总成绩: 任课教师: 李炜 开课学院: 机械工程与自动化学院 实验中心名称: 机械工程基础实验中心
一、设计题目 工业机器人设计及仿真分析 二、成员分工：（5分） 三、设计方案：（整个系统工作原理和设计）（20分） 1、功能分析 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，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。 本次我们小组所设计的工业机器人主要用来完成以下任务： （1）、完成工业生产上主要焊接任务； （2）、能够在上产中完成油漆、染料等喷涂工作； （3）、完成加工工件的夹持、送料与转位任务； （5）、对复杂的曲线曲面类零件加工；（机械手式数控加工机床，如英国DELCAM公司所提供的风力发电机叶片加工方案，起辅助软体为powermill，本身为DELCAM公司出品）
江苏城市职业学院五年制（高职） 毕业设计论文 设计课题：焊接机械手设计 学校：江苏城市职业学院（常熟办学点） 年级：2009级 专业：机电一体化 姓名：曹胜 学号：0921010113 指导老师：杜建峰 职称：讲师 2013年12月
摘要 本次设计是焊接机械手设计，在设计过程中，要求我们运用机电的知识完成，其设计的内容主要包括，机械手中大臂的设计，电气系统设计等内容。 此次设计的焊接机械手实际是五自由度的关节机器人。采用步进电机驱动、微机控制，结构紧凑，工作范围大，动作灵活，不仅用于弧焊作业，还可用于搬运和装配作业。 弧焊机器人在通用机械、金属结构等许多行业中得到广泛运用。弧焊机器人是包括各种电弧焊附属装置在内的柔性焊接系统，而不只是一台以规划的速度和姿态携带焊枪移动的单机，因而对其性能有着特殊的要求。在弧焊作业中，焊枪应跟踪工件的焊道运动，并不断填充金属形成焊缝。因此运动过程中速度的稳定性和轨迹精度是两项重要指标。一般情况下，焊接速度约取5-50mm/s，轨迹精度约为±（0.2-0.5）mm。 电气系统的设计就是运用机电传动的知识，即PLC系统进行控制，PLC控制系统有西门子系统，欧姆龙系统等。 关键词：焊接机械手 PLC
目录 前言 (1) 第一章焊接机械手的总体方案设计 (2) 1.1 焊接机器人的主要组成 (2) 1.2 焊接机器人大臂的设计 (3) 1.2.1 大臂的工作方式 (3) 1.2.2 大臂电动机的选择 (3) 1.2.3 大臂上谐波齿轮传动的设计 (4) 1.3 焊接机器人末端执行器的设计 (6) 第二章PLC系统设计 (9) 2.1电气设备概述 (9) 2.1.1电气控制的变压系统部分设计 (9) 2.1.2电气控制的部分设计 (9) 2.2 PLC的应用 (11) 2.2.1 梯形图的设计 (11) 2.2.2 用功能表图表示控制过程 (13) 2.2.3 I/O分配表与配线图 (14) 2.2.4 写出梯形图 (16) 小结 (19) 致谢 (20) 参考文献 (21)
摘要 随着微电子技术、传感器技术、控制技术和机械制造工艺水平的飞速发展，机器人的应用领域逐步从汽车拓展到其它领域。在各种类型的机器人中，模拟人体手臂而构成的关节型机器人，具有结构紧凑、所占空间小、运动空间大等优点，是应用最为广泛的机器人之一。尤其由柔性关节组成的柔性仿生机器人在服务机器人及康复机器人领域中的应用和需求越来越突出。 本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。 关键词：机器人，示教编程，伺服，制动
ABSTRACT With the development of microelectronic technology, sensor technology, the rapid development of control technology and machinery manufacturing technology level, the application of robots gradually expanded from cars to other fields. In all types of robots, the articulated robot arm simulation human form, has the advantages of compact structure, small occupied space, large moving space, is one of the most widely used robots. Especially flexible biomimetic robot composed of flexible joint in the field of service robot and rehabilitation robot application and demand more and more prominent. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake
前言 随着我国工业生产的飞跃发展，自动化程度的迅速提高，实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化，已愈来愈引起人们的重视。 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。 机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。 本文将通过西门子PLC控制机械手，PLC是可编程控制器（Programmable Logic Controller）的简称，是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC的功能也越来越强大，更多地具有计算机的功能。目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展。该系统利用西门子PLC，在步进电机驱动下，完成对机械手在搬运过程中的下降、夹紧、上升、右旋、下降、放松、上升、左旋等全过程自动化控制，并对非正常情况实行自动报警和自动保护，实现企业的机电一体化，提高企业的生产效率。
《可编程序控制器及应用》实验报告一 实验名称：PLC基本指令实验 3．实验原理和设计思想 （1）. 开关量信号的边沿检测。 PLS(上升沿脉冲)：原件Y、M仅在驱动输入接通后的一个扫描周期内动作（置1）。 PLF(下降沿脉冲)：原件Y、M仅在驱动输入断开后的一个扫描周期内动作。 （2）. 延时断开电路。 OUT输出：驱动定时器线圈、驱动计数器线圈 （3）. 信号灯闪烁电路。 OR或：常开触点并联链接 多重输出电路 OUT输出：驱动定时器线圈、驱动计数器线圈 （4）．抢答指示灯控制电路 有A、B、C 三人参加智力竞赛，当主持人接通抢答允许开关后，抢答开始，最先按下按钮的抢答者指示灯亮，与此同时，禁止另外两人的灯亮，指示灯在主持人断开抢答允许开关后熄灭。 4．PLC的I/O端分配及接线电路图
5．PLC程序（梯形图） （1）. 开关量信号的边沿检测。 用PLS 指令检测开关量信号的上升沿；用PLF 指令检测开关量信号的下降沿。 设计实验方法、画出电路、编制梯形图、验证实验结果。 （2）. 延时断开电路。 LED 在输入按钮按下的上升沿变为亮，在按钮变为OFF 后的6s，LED 才变为OFF。 （3）. 信号灯闪烁电路。 用二个定时器实现指示灯LED 通电1.5s、断电1.2s 的闪烁过程。 （4）．抢答指示灯控制电路
6．实验调试过程和运行现象 （1）. 开关量信号的边沿检测。 用PLS 指令检测开关量信号的上升沿；用PLF 指令检测开关量信号的下降沿。 现象：SB1常开→X0灯亮→Y0灯亮→LED灯1亮 SB2常开→SB2常闭→Y1灯亮→LED灯2亮 （2）. 延时断开电路。 LED 在输入按钮按下的上升沿变为亮，在按钮变为OFF 后的6s，LED 才变为OFF。 现象：按下按钮灯亮，松开按钮6S后，LED灯灭 （3）. 信号灯闪烁电路。 用二个定时器实现指示灯LED 通电1.5s、断电1.2s 的闪烁过程。 现象：LED灯亮1.5s、灭1.2s，形成闪烁过程。 （4）．抢答指示灯控制电路 有A、B、C 三人参加智力竞赛，当主持人接通抢答允许开关后，抢答开始，最先按下按钮的抢答者指示灯亮，与此同时，禁止另外两人的灯亮，指示灯在主持人断开抢答允许开关后熄灭。 7．实验结果分析 进一步熟悉编程软件的使用方法，掌握了PLS(上升沿脉冲) ， PLF(下降沿脉冲)，OR或，多重输出电路，OUT输出指令的使用和编程方法。
中北大学 信息商务学院 《机床电气控制与PLC》实验报告 学院： 业：专班级：学号： 姓名：
月6年2014 实验机械手的PLC控制 .实验目的一1．进一步熟悉机床电气控制环节中常用的低压电器，熟练掌握按钮、接触器等低压电器的工作原理及其安装、接线等使用方法。； 2．掌握PLC控制系统设计方法与步骤，掌握PLC的基本硬件配置及硬件连接方法。 3．掌握机械手的基本控制手段，如左转、右转、前伸、后缩、放松、加紧、上升、下降等。二．实验内容及要求 本实验的目的是通过PLC实现机械手的操作控制，如左转、右转、前伸、后缩、放松、加紧、上升、下降等。学生完成PLC控制电路、完成硬件连接、编写控制程序并现场调试。 要求： 1．选择PLC并设计PLC控制电路。要求PLC选型合理、控制方式简单可靠； 2．选取所需的硬件元件完成硬件连接； 3．编写控制程序。要求程序简单可靠、结构合理； 4．系统必须能够调试通过，运转达到设计要求 二．实验仪器及设备 计算机一台、机械手工作台1套、控制按钮若干、PLC基本模块1个、各种导线若干、PLC编程软件。 三．实验步骤 1．根据实验要求，确定要实现的功能并设计状态转移图： 2．根据给定的PLC和所设计的控制功能进行元器件选择和PLC的I/O分配，并填写在表1-1中。表1-1 电机控制I/O分配表 输入输出器件功输出端输入端器件功器件名器件名
3. 根据I/O分配表画出I/O接线图，并连接控制线路。 所设计的控制电路接线图： 4. 根据控制要求编写PLC程序（以梯形图的方式或者指令表方式）。所设计的梯形图或状态转移图： 指令表：
焊接机械手毕业设计 【篇一：自动焊接机械手设计(毕业设计)】 自动焊接机械手设计 1 绪论 1.1 技术概述 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，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三 维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多 品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、 人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动 化水平的重要标志。 机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长 和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速 反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗 恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它 是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术 领域不可缺少的自动化设备。 1.2 现状及国内外发展趋势 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： (1)工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、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、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组 方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。 (3)工业机器人控制系统向基于pc机的开放型控制器方向发展，便 于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模 块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。 (4)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加 速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、
摘要 在现代工业中 , 生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展，自动化已经成为现代企业中的重要支柱，无人车间、无人生产流水线等等。已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有 毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这写恶劣的生产环境不利于人工进行操作。工 业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动 化实践相结合的产物。并以为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械 手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和身效益的有效手段之一。尤 其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国， 近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。 机械手是在自动化生产过程中发展起来的一种新装置。广泛应用于工业生产和其他领域。PLC已在工业生产过程中得到广泛应用，应用 PLC控制机械手能实现各种规定工序动作，对生产过程有着十分重要的意义。论文以介绍 PLC在机械手搬运控制中的应用，设计了一套可行的机械手控制系统，并给出了详细的 PLC程序。设计完成的机械手可以在空间抓放、搬运物体等，动作灵活多样。 整个搬运机构能完成四个自由度动作，手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪紧松。关键词：可编程控制器 ,PLC, 机械手操作控制系统 .
目录 第一章概述 (1) 1.1 PLC 控制系统 (1) 1.1.1PLC 的产生 (1) 1.1.2PLC 的特点及应用 (2) 1.2选题背景 (3) 1.2.1机械手简介 (3) 第二章PLC 控制系统设计 (6) 2.1总体设计 (6) 2.1.1制定控制方案 (6) 2.1.2系统配置 (6) 2.1.3控制要求 (9) 2.1.4控制面板 (12) 2.1.5 外部接线图 (13) 2.2.2手动方式状态 (16) 2.2.3回原点状态转移图： (19) 2.2.4自动方式状态 (19) 第三章控制系统内部软组件 (21) 3.1 内部软组件的概述 (21) 3.1.1输入继电器 (21) 3.1.2输出继电器 (21) 3.1.3辅助继电器 (22) 3.1.4状态组件 (23) 3.1.5定时器 (23) 错误！未定义书签。致谢 ........................................................................................................... 参考文献 (24)
1 绪论 1.1工业机械手的概述 工业机器手是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用机械装置；由计算机控制，是无人参与的自主自动化控制系统；他是可编程、具有柔性的自动化系统，可以允许进行人机联系。可以通俗的理解为“机器人是技术系统的一种类别，它能以其动作复现人的动作和职能；它与传统的自动机的区别在于有更大的万能性和多目的用途，可以反复调整以执行不同的功能。” 工业机械手是人类创造的一种机器,更是人类创造的一项伟大奇迹,其研究、开发和设计是从二十世纪中叶开始的.我国的工业机械手是从80年代"七五"科技攻关开始起步,在国家的支持下,通过"七五","八五"科技攻关,目前已经基本掌握了机械手操作机的设计制造技术,控制系统硬件和软件设计技术,运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆，孤焊，点焊，装配，搬运等机器人，其中有130多台喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，孤焊机器人已经应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的看来，我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定距离。如：可靠性低于国外产品，机械手应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。影响我国机械手发展的关键平台因素就是其软件，硬件和机械结构。目前工业机械手仍大量应用在制造业，其中汽车工业占第一位（占28.9%），电器制造业第二位（占16.4%），化工第三位（占11.7%）。发达国家汽车行业机械手应用占总保有量百分比为23.4%～53%，年产每万辆汽车所拥有的机械手数为（包括整车和零部件）：日本88.0台，德国64.0台，法国32.2台，英国26.9台，美国33.8台，意大利48.0台。 世界工业机械手的数目虽然每年在递增，但市场是波浪式向前发展的。在新世纪的曙光下人们追求更舒适的工作条件，恶劣危险的劳动环境都需要用机器人代替人工。随着机器人应用的深化和渗透，工业机械手在汽车行业中还在不断开辟着新用途。机械手的发展也已经由最初的液压，气压控制开始向人工智能化转变，并且随着电子技术的发展和科技的不断进步，这项技术将日益完善。 上料机械手与卸料机械手相比，其中上料机械手中的移动式搬运上料机械手适用于各种棒料，工件的自动搬运及上下料工作。例如铝型材挤压成型铝棒料的搬运及高温材料的自动上料作业，最大抓取棒料直径达180mm，最大抓握重量可达30公斤，最大行走距离为1200mm。根据作业要求及载荷情况，机械手各关节运动速度可调。移动式搬运上料机械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回转机构，小车行走机构，液压泵站电器控制系统组成，同时具有高温棒料启动疏料装置及用于安全防护用的光电保护系统。整个机械手及液压系统均集中设置在行走小车上，结构紧凑。电气控制系统采用OMRON可编程控制器，各种作业的实现可以通过编程实现。 国内外实际使用的多是定位控制的机械手，没有“视觉”和“触觉”反馈。目前，世界各国正积极研制带有“视觉”和“触觉”的工业机械手，使它能够对所抓取的工件进行分辨，能选取所需要的工件，并正确的夹持工件，进而精确地在机器上定位、定向。 为使机械手有“眼睛”去处理方位变化的工件和分辨形状不同的零部件，它由视觉传感器输入三个视图方向的视觉信息，通过计算机进行图形分辨，判别是否是所要抓取的工
毕业设计论文题目：气动机械手的设计 设计人： 指导教师： 所属院系： 专业班级： 2014年11月10日
第1章前言 1.1工业机械手概述 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，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很
实验一四节传送带控制 一、实验目的 1.掌握传送指令的使用及编程 2.掌握四节传送带控制系统的接线、调试、操作 三、面板图 四、控制要求 1.总体控制要求：如面板图所示，系统由传动电机M1、M2、M3、M4，故障设置开关A、 B、C、D组成，完成物料的运送、故障停止等功能。 2.闭合“启动”开关，首先启动最末一条传送带（电机M4），每经过1秒延时，依次启动一条传送带（电机M3、M2、M1）。 3.当某条传送带发生故障时，该传送带及其前面的传送带立即停止，而该传送带以后的待运完货物后方可停止。例如M2存在故障，则M1、M2立即停，经过1秒延时后，M3停，再过1秒，M4停。 4.排出故障，打开“启动”开关，系统重新启动。 5.关闭“启动”开关，先停止最前一条传送带（电机M1），待料运送完毕后再依次停止M2、M3及M4电机。
五、功能指令使用及程序流程图 1.传送指令使用 X0000为ON时，将源容向目标容传送，X0000为OFF时，数据不变化。 2.程序流程图 六、端口分配及接线图 序号PLC地址（PLC端子）电气符号（面板端 子） 功能说明 1X00 SD 启动（SD） 2X01 A 传送带A故障模拟3X02 B 传送带B故障模拟4X03 C 传送带C故障模拟5X04 D 传送带D故障模拟6Y00 M1 电机M1 7Y01 M2 电机M2 8Y02 M3 电机M3 9Y03 M4 电机M4 10主机COM、面板COM接电源GND 电源地端 11主机COM0、COM1、COM2、COM3、COM4、COM5、 接电源GND 电源地端 12面板V+接电源+24V 电源正端2.PLC外部接线图
本科毕业设计(论文) 题目：焊接机械手的结构设计 系别：机电信息系 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 学生： 学号： 指导教师： 2013年5月
焊接机械手的结构设计 摘要 本设计为焊接机械手的结构设计，主要研究内容：腰部回转机构的设计；大、小臂和腕部回转的结构设计。 本设计由整体布局入手，参考现有关节型机械臂的相关设计，初步确定腰部的转动惯量，从而确定电机的选型，安装等相关设计。在机械臂的灵活和精度的前提下完成总体结构的设计，然后根据总体结构，从而确定本设计的机械臂各个主要零部件的设计。 在主要零部件的设计中，主要包括腰部壳体的设计、轴的结构设计、轴承的选择、电机的设计计算、大小臂的结构和固定等。 本设计整体在现有关节型机械臂的结构上做了修改，使得它能够更好的满足本设计的设计要求。本设计结构简单、重量轻、外形尺寸小、设备费用低、运转安全、操作方便、便于维修和管理。 关键词：机械手；谐波减速器；结构设计
Structure design of robot arm Abstract The design for the design of welding structure of the manipulator, the main research contents: the design of the waist turning mechanism；structure design of large, small arm and wrist rotation. This design by the overall layout with reference to the relevant design, the existing joint type manipulator, preliminary determine the moment of inertia of the waist, so as to determine the motor selection, installation and other related design. Complete the design of the overall structure of the flexible manipulator based on precision and the next, and then based on the overall structure, design of mechanical arm to determine the design of all the major components of the. The design of the main components, including the housing design, structural design of shaft, bearing selection, design and calculation of the size of motor, arm structure and fixed. The design of the whole made changes in the existing joint type manipulator structure, so that it can better meet the design requirement of this design. The design has simple structure, light weight, small size, low cost of equipment, operation safety, convenient operation, easy to repair and management. KeyWords：robot arm；harmonic drive；structure design
电气控制及可编程序控制器技术 实验一电机正反转控制 一、实验目的 1．学习和掌握PLC的实际操作和使用方法； 2．学习和掌握PLC控制三相异步电动机正反转的硬件电路设计方法； 3．学习和掌握PLC控制三相异步电动机正反转的程序设计方法； 4．学习和掌握PLC控制系统的现场接线与软硬件调试方法。 二、实验设备 主机模块，电源模板，电机正反转控制实验板，开关、按钮板，连接导线一套。三、实验原理 三相异步电动机定子三相绕组接入三相交流电，产生旋转磁场，旋转磁场切割转子绕组产生感应电流和电磁力，在感应电流和电磁力的共同作用下，转子随着旋转磁场的旋转方向转动。因此转子的旋转方向是通过改变定子旋转磁场旋转的方向来实现的，而旋转磁场的旋转方向只需改变三相定子绕组任意两相的电源相序就可实现。 四、控制要求 1、初始状态 接触器KM1、KM2都处于断开状态，电机M1处于停止状态。 2、启动操作 (1) 正转控制 按下电机正转按钮SB2,KM1闭合，电机M1正转；按下按钮SB1,电机停止运行。 (2) 反转控制 按下电机反转按钮SB4,KM2闭合，电机M1反转；按下按钮SB1,电机停止运行。 (3) 正反转切换控制 当电机正转时，按下按钮SB4,KM1断电，KM2闭合,电机M1反转。 当电机反转时，按下按钮SB2,KM2断电，KM1闭合,电机M1正转。 3、停止操作 按下停止按钮SB1，电机M1无论在何种状态电机都将停止运行。 4、过载保护
当电机过载时（按下按钮FR1），电机停止运行。 五、输入输出分配 1、输入 SB1——X001（停止按钮） SB2——X002（电机M1正转按钮） SB4——X004（电机M1反转按钮） FR1——X005（热继电器保护） 2、输出 KM1——Y001（电机正转接触器） KM2——Y002（电机反转接触器） 六、实验程序 1.梯形图程序 2.指令表程序
一、机器人的定义 美国机器人协会（RIA）的定义: 机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用的装置，通过可编程序动作来执行种种任务的、并具有编程能力的多功能机械手。 日本工业机器人协会(JIRA—Japanese Industrial Robot Association)：一种带有存储器件和末端执行器的通用机械，它能够通过自动化的动作替代人类劳动。(An all—purpose machine equipped with a memory device and an end—effector，and capable of rotation and of replacing human labor by automatic performance of movements．) 世界标准化组织(ISO)：机器人是一种能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务的机器。(A robot is a machine which can be programmed to perform some tasks which involve manipulative or locomotive actions under automatic control．) 中国(原机械工业部)：工业机器人是一种能自动定位控制、可重复编程、多功能多自由度的操作机，它能搬运材料、零件或夹持工具，用以完成各种作业。 二、机器人定义的本质： 首先，机器人是机器而不是人，它是人类制造的替代人类从事某种作业的工具，它能是人的某些功能的延伸。在某些方面，机器人可具有超越人类的能力，但从本质上说机器人永远不可能全面超越人类。
理工学院毕业设计(论文)开题报告 题目：铣床自动上下料点位控制机械手的设计 学生姓名：韩抟彬学号： 10L0551370 专业：机械设计制造及其自动化 指导教师：陈继荣 2014年3月31日
毕业设计开题报告 摘要； 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 PLC是以现代微处理器技术为核心的控制器，作为一种通用的工业控制器，其可靠性高、抗干扰能力强；PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性，此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息；PLC采用光电隔离和滤波技术有效抑制外部干扰源对PLC的影响，此外PLC还可在强、通用性好；开发周期短，功耗小。本课题对现代工业的的发展具有很重要的意义。 1．课题研究的目的和意义 1.1本课题的意义 机械手又名工业机器人，是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代科技的一个重要组成部分。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。 机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因此，它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的
大学PLC实验报告 学院： 班级： 学号： 姓名： 日期：2014
实验一智能抢答器控制 一、实验目的 用PLC构成抢答器控制系统 二、实验内容 1．控制要求 3人的抢答控制。当主持人宣布开始时，各选手开始抢答，当某一选手最先抢答到时，其指示灯亮，同时其他选手不能抢答，只到主持人复位，才可以重新抢答。 2．被控对象 4 . 接线
5、状态时序图
6、调试过程 分别按下各选手的抢答按钮，观察是否可屏蔽其他两位选手的抢答要求，按主持人复位键，互锁是否消除，是否可重新抢答。 三、实验结论 以互锁的原理实现各选手抢答的唯一性。并能很好的利用常闭开关的特性实现主持人的复位操作。 四、实验心得 在实现自身抢答的同时，还要屏蔽其他选手的抢答，所以必须应用到互锁。同时主持人复位键以常闭开关实现个各选手的复位。 实验二轧钢机生产线控制 一、实验目的 1.掌握PLC的编程软件平台及位逻辑、定时器、计数器、中断等指令的编程方法 2.掌握PLC下位机与PC上位机通讯、软件调试的方法 3. 设计出轧钢机生产线的电气接线图和PLC控制程序 二、实验内容 （一）控制功能要求 1.无限循环轧制 (1)按下启动按钮，系统运行。 (2)按下外扩按钮K1，电机M1，M2运转，传送带1运转。当检测到传送带1有钢板 时，钢板检测传感器SP1为ON（按下SP1按钮来模拟检测传感器常开接点闭合），同时电机M3，M4旋转，传送带2运转，经4S后钢板传送到初轧轧辊位置时，电磁阀YV1为ON，并初轧3S。 (2)当钢板到达传送带2位置时，钢板检测传感器SP2为ON（按下SP2按钮模拟检 测传感器），同时电机M1，M2停止运转、传送带1也停止运转、电机M5运转、传送带3运转，经4S钢板传送到精轧轧辊位置，电磁阀YV2为ON，精轧2S后，钢板传送到传送带3，钢板检测传感器SP3为ON（按下SP3按钮模拟检测传感器），这时电机M3，M4停止，M5运转。再实现无限循环轧制功能。 2. 计数轧制控制 按下外扩按钮K2，按照上述顺序进行计数轧制，用计数器记录循环轧制次数，2次后停止计数轧制，计数器清零 3. 按下停止按钮，整个系统停止 (二) 被控对象 被控对象由电机拖动传送带、钢坯、电感式检测传感器、轧机、指示灯、按钮等组成，本控制将钢坯通过初轧和精轧两个过程，轧制成2mm厚的薄钢板产品，供给生产单位使用，每循环一次轧制出一张薄钢板产品，示意图如下所示。
摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。 关键词：机器人，示教编程，伺服，制动
ABSTRACT In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake