气动机械手(教学设计)

项目二气动机械手的安装与调试一、设计思路本项目是以天煌THMSCL-1柔性自动化检测生产线实训系统为平台，以电气专业相关知识为基础，以项目教学为主导，工作任务为驱动，通过学案导学，小组合作，科学评价，从而实现预定的教学目标。

二、教学目标（一）知识与技能目标1.通过气动机械手装置电路的安装与调试，学生能够说明传感器的作用及调试方法。

2.通过气动机械手装置气路的安装与调试，学生能够阐述气管的连接及气缸的调试方法。

3.通过编程调试气动机械手，学生能够说出机械手的动作顺序，并根据技巧进行气动机械手的调试。

（二）过程与方法目标1．学生能通过制定计划，分解细化任务，实施操作完成任务，形成分析问题，解决问题的思维习惯。

2．学生能通过小组合作，相互配合，协作学习，借助学案制定计划、合理分工并进行实践操作，形成学生主动探究问题，相互学习的习惯。

（三）情感与态度目标1．通过理实一体化教学学生产生学习专业课程的兴趣2．养成做事严谨、科学的作风，提供“7S”管理意识3．小组成员相互协作学习，学会交流，相互合作，增强团队意识三、教学重点和难点（一）教学重点按照要求完成气动机械手装置气路和电路的安装（二）教学难点协调各小组成员，编程完成气动机械手的调试四、学情分析1．中职学生喜欢实践操作，缺乏理论学习的兴趣，逻辑思维能力较弱，学习的主动性较弱。

2．通过前期的学习，学生已有一定的编程基础，对于电路和气路连接的有所了解，但是缺乏整体的把握，联机调试排除故障的能力也较差。

五、教学方法设计（一）游戏激趣，结合多种教学手段，变抽象为具体以游戏的方式导入教学，激发学生的学习兴趣，通过播放视频，学生直观的了解任务，并明确了自己的任务，利用系统的触摸屏工具，帮助学生完成调试，学生在学习的过程中不仅体会到了学习的乐趣，同时也接触了新的技术，新的方法，为以后学生的学习打开了思路。

（二）明确分工，分解任务，学案导学本次项目共分成10个小组，每组4人，各方面知识较为全面的同学担任组长，根据学生特质分组，明确每位学生的任务，甲负责气路安装与调试，乙负责传感器的安装与调试，丙负责编程，丁负责画流程图协调丙完成编程，共同完成气动机械手的安装和调试。

气动机械手课程设计说明书设计题目: 气动机械手结构及控制系统设计学生姓名：学号：1204010714专业班级：指导教师：2015年07月23日目录摘要 (1)第一章气动机械手课题研究的意义、目的 (1)1.1课题设计的意义 (1)1.2课题设计的目的 (2)第二章总体方案设计 (2)第三章机械系统的设计与计算 (4)3.1工况分析 (4)3.2机械手重要部件的设计计算与校核 (4)第四章气动系统设计 (5)4.1气动系统原理 (5)4.2气动系统原理图 (5)4.3气动系统控制过程 (6)第五章气动系统附件的选择 (6)5.1分水过滤器 (6)5.2油雾器的选择 (7)5.3减压阀选择 (8)5.4管道与管接头 (8)5.5换向阀的选择 (8)5.6单向节流阀的选择 (8)第六章PLC控制系统设计 (9)6.1 PLC硬件系统设计 (9)6.2软件的设计 (10)总结 (14)参考文献 (15)附图 (16)交通大学机械工程学院气动机械手设计说明书（论文）摘要机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。

机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。

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。

气动机械手控制系统的设计要求是在控制系统的指令下，能将工件迅速、灵活、准确、可靠地抓起并运送到指定位置。

在工业生产中，利用气动机械手将工件从一条生产线搬运到另一条生产线是一种高效的工作方式。

因此采用PLC可编程控制器作为工件抓取机械手的控制系统，根据机械手的控制要求和操作功能，设置动作流程，分配输入输出接点，按所需来选PLC的型号，接着进行梯形图的编辑，最后进行程序的编辑与调试，从而使机械手能够完成符合设计要求的动作。

关键词：机械手、可编程控制器、PLC、控制设计第一章气动机械手课题研究的意义、目的1.1 课题设计的意义机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。

小型气动机械手的设计气动机械手是一种基于气动控制的工业机械手，具有结构简单、灵活性高、机械冲击力小等优点，被广泛应用于自动化生产线中。

本文将介绍小型气动机械手的设计过程。

设计目标与要求本次小型气动机械手的设计目标是能够完成工业生产中常见的抓取、移动和定位等操作。

设计要求如下：1.机械手要能够抓取并承载0.5kg左右的物体。

2.机械手需要能够在水平方向运动，并能够沿垂直方向移动。

3.机械手需要能够进行定位，并能够保持一定的稳定性和重复性。

4.机械手尽量采用轻质材料制造，以实现快速运动。

结构设计与选材小型气动机械手的结构设计参照了商用机械手的构造特点，采用了简洁、轻巧的气动控制系统，快速响应灵活性高。

机械手由抓取爪、连接部、气缸、导轨、气管和控制箱组成。

其中，抓取爪采用了常见的机械爪结构，能够灵活抓取和释放物体。

连接部是连接气缸和导轨的重要组成部分，需要承受气缸的工作力和导轨的滑动摩擦力，并且需要具有一定的抗振能力。

气缸是控制机械手上下运动的核心组件，需要具有良好的稳定性和响应速度。

导轨是机械手水平方向的运动轨迹，需要有足够的平滑度，使机械手能够在上面稳定运动。

气管是控制气缸的气源，需要具有良好的耐压性能和气密度。

机械手的选材需要具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损等特点。

导轨通常采用铝合金材料制造，气缸与连接部通常采用铝合金或不锈钢等金属材料制造，气管采用硬质聚氨酯材料制造。

在材料选择方面，需要根据机械手的设计要求进行合理搭配，以达到最佳性能。

控制系统设计机械手的控制系统采用PNP气缸控制方式，通过气缸腔内的气压来控制气缸推拉杆的伸缩。

控制气压的高低来实现机械手的上下运动。

机械手的气缸控制系统需要有良好的气密性，设备需要有恰当的压力调节、稳压设备、各个气动元件间的间隔等。

同时，布置管路时需要考虑管路铺设布局的复杂度及气源接口的安全性，这些都是控制系统设计中需要注意的地方。

性能评估对于小型气动机械手的性能评估，可以从稳定性、平稳性、抗负载能力和响应速度等方面进行考量。

气动机械手控制系统设计气动机械手是一种应用气动技术的机械手执行器，通过气动元件驱动来实现抓取、搬运、装配等动作。

气动机械手控制系统设计是指设计控制气动机械手运动的电气、电子、液压等各种控制设备和控制方式。

本文将从气动机械手的工作原理、控制系统的设计要点和实现方法三方面进行详细介绍。

一、气动机械手的工作原理具体来说，气源通常会提供一定的压力，一般使用压缩空气。

气控元件包括气缸、气阀等，用于对压缩空气进行控制，如控制气缸的进气和排气，实现气缸的伸缩和运动方向的改变。

而工作执行器则是机械手的关键组成部分，它是气缸和机械手夹具的组合，通过气缸的控制，实现机械手的抓取、搬运等动作。

二、气动机械手控制系统设计要点1.选择合适的气源和气控元件：在设计气动机械手控制系统时，需要根据机械手的负载要求选择合适的气源和气控元件。

气源的压力和流量要满足机械手的工作需求，而气控元件的类型和数量要根据机械手的动作来确定。

2.设计合理的控制回路：气动机械手的控制回路包括气源控制回路和气缸控制回路。

气源控制回路主要控制气源的启动和停止，而气缸控制回路则控制气缸的进气和排气，实现机械手的运动。

控制回路的设计要合理布置元件，使其在工作过程中能够有序工作，减少能量损失。

3.合理安排气缸的布局：气缸的布局对机械手的工作效果有很大影响。

在布置气缸时，需要考虑机械手的工作空间、抓取点的位置和安全性等因素，尽量将气缸设在合适的位置，以提高机械手的工作效率和稳定性。

三、气动机械手控制系统的实现方法1.纯气动控制：纯气动控制是指完全依靠气源和气控元件来控制机械手的运动。

这种控制方式结构简单，控制精度较低，主要适用于对动作精度要求不高的场合。

2.气动与电气联合控制：在气动机械手的控制系统中，可以结合电气元件和电气控制方式，与气动元件共同控制机械手的运动。

在这种控制方式下，电气元件可用于控制气控元件的工作，提高气动机械手的控制精度。

3.PLC控制：PLC控制是指使用可编程序控制器(PLC)对气动机械手进行控制。

气动机械手的毕业设计一、设计背景随着工业自动化程度的不断提高，机械手成为了现代工业领域中不可或缺的设备之一、传统的机械手多使用电动执行器，但其存在着噪音大、体积大、成本高等问题。

而气动机械手则可以通过利用空气压缩机产生的压缩气体驱动，具有噪音低、操作简单、灵活性高等优点。

因此，设计一种气动机械手是十分有意义的。

二、设计目标本设计的目标是设计一种具有良好性能的气动机械手，能够完成一定的操作任务，提高工作效率和工作质量。

三、设计内容1.气体动力系统设计设计气动机械手需要一套稳定的气体动力系统，包括压缩气体供应、处理和控制等。

需要选择适合的气体源，选用合适的过滤器、减压阀和控制阀等气动元件，并设计相应的管路系统。

2.机械结构设计机械结构设计是气动机械手设计的关键环节，需要确定机械手的自由度和工作范围，设计适合的关节结构和工具夹持装置。

同时，需要考虑机械手的刚度和稳定性，确保机械手能够稳定地完成工作任务。

3.控制系统设计控制系统设计是气动机械手设计过程中的另一个重要环节。

需要设计合适的传感器来感知工作环境，采集与控制相关的数据。

并通过合适的控制算法将输入信号转化为执行器动作。

同时，需要设计合适的控制面板和操作界面，方便对机械手进行操作和监控。

四、设计步骤1.确定设计目标和需求，包括气动机械手的工作负荷、工作环境和操作需求等。

2.进行气体动力系统的选型和设计，确定适合的气体源和气动元件，并设计相应的管路系统。

3.进行机械结构的设计，确定适当的自由度和工作范围，设计合适的关节结构和工具夹持装置。

4.进行控制系统的设计，选择合适的传感器和控制算法，设计控制面板和操作界面。

5.进行整体系统的组装和调试，测试气动机械手的性能和工作效果。

六、预期成果通过本设计，预期可以实现一种具有良好性能的气动机械手，能够完成一定的操作任务，提高工作效率和工作质量。

同时，能够对气动机械手的设计过程和性能进行评估和改进。

七、计划进度本设计计划在10个月内完成，按照以下进度进行：1.确定设计目标和需求：1个月2.气体动力系统的选型和设计：2个月3.机械结构的设计：3个月4.控制系统的设计：2个月5.整体系统的组装和调试：2个月1.王晓华，李骥.气动机械手的设计[J].科技创新与应用。

@目录之中。

机电工程学院、课程设计说明书设计题目: 气动机械手控制系统设计学生姓名：学号：专业班级：机制F09、指导教师：2012 年 12 月 12 日内容摘要在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。

自从工业机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。

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，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。

在我国，近几年也有较快的发展，并取得了一定的效果，受到机械工业和铁路工业等部门的重视。

机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。

机械手一般由耐高温、抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。

PLC可以按照所需要求完成机械手的设计，使机械手的设计简单化，大大节省了时间。

本文应用西门子S7—200系列PLC来实现气动机械手的搬运控制系统，该系统充分利用了可编程控制器（PLC）的控制功能。

利用可编程技术结合相应的硬件装置，控制气动机械手完成各种动作。

该系统具有结构简单、可靠稳定、容易控制等优点。

关键词：气动机械手；S7—200系列PLC；CPU226；目录第1章引言 (1)第2章系统总体方案设计 (2)程序设计的基本思路 (2)气动机械手的控制要求 (2)系统的硬件结构与操作功能 (2)硬件结构 (2)气动机械手的操作功能 (3)第3章 PLC控制系统设计 (4)可编程控制器的CPU选择 (4)气动机械手的I/O地址分配表 (4)PLC的输入输出设备接线图 (5)气动机械手控制流程图 (6)程序设计梯形图 (7)语句表 (15)PLC程序调试 (23)结论 (30)设计总结 (31)谢辞 (32)参考文献 (33)第1章引言由于气压传动系统使用安全、可靠，可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作。

包头职业技术学院教案首页教案附页教案内容附记一、教学设计本次课程是采用多媒体教学、任务式教学和学做一体化教学相结合的方式展开的，其教学过程通过以下六个环节完成：图1-2第一环节：资讯(获取信息)此过程通过机械手视频图像展示出来。

并结合着视频介绍此过程在工厂中的应用场合。

通过视频引入工作任务可使学生直观了解整个控制过程。

本环节的设计意图：通过播放一段机械手工作的视频来引入本次课程的任务。

因为该视频中的机械手的工作过程比较直观，因此比较容易引起学生的共鸣，并能激发学生对于学习本任务的兴趣。

第二环节：任务分析与计划通过此过程进行任务分析，并引出本任务的培养目标。

并引出该任务的重点和难点。

根据任务书分析制定流程进行小组分工，学生小组根据任务要求完成任务计划表。

能让学生更加深刻的理解自己设计中的不足和优点。

同时为了能够让学生更好的学习下一个工作任务，点评出优秀小组。

这六个教学环节的设计，都是围绕着多媒体技术进行的，这样设计能够更好的将任务驱动在教学中比较抽象的控制环节展示出来，能够使学生更加明确自己所要学习的内容和目标。

二、教学内容（一）机械手安装1.器件认识空气压缩机气缸气动两联件电磁阀组磁传感器2.气动系统组成及工作原理气动系统简而言之就是靠压缩空气来推动气缸运动进而带动元件运动。

整个系统基本组成包括空气压缩机（气泵）、油水分离器（俗称二联件）、电磁阀、气缸、各种辅助元件等几大要素组成，最终气教案内容附记3.根据控制要求和I/0地址分配表进行程序编制梯形图如下所示：教案内容附记教案内容附记附表：（一）气动机械手的安装工作任务单工作任务气动机械手的安装与调试任务一机械手的安装实施时间2学时实施地点机电一体化实验实训室任务分组每4人一组，共10组任务要求1.掌握气动系统的组成2.根据机械手初始位置的要求进行气路安装3.根据工艺要求进行气路的走线和捆扎4.确定磁性传感器的位置任务内容1. 任务分工2. 任务指引(1) 根据图1-1所示的机械手气动系统图连接气路图1-1姓名分工内容备注（二）气动机械手的调试工作任务单工作任务考核表。

机电控制课程课程设计说明书课程名称：机电控制PLC设计设计题目：气动机械手控制系统设计专业：机械设计制造及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：设计时间：2010 12 10内容摘要机械手是工业自动控制领域中经常用到的一种能够自动抓取、操作的装置，多用于自动生产线、自动机的上下料、数控设备的自动换刀装置中。

由于气动技术是以压缩空气为介质，以气源为动力的能源传递技术，其工作可靠性高、使用寿命长、对环境没有污染，所以在机械手的驱动系统中常采用气动技术。

气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境等优点而被广泛应用。

因此，对气动机械手的研究具有重要的实际价值。

关键词：机械手PLC 自动控制气动技术目录第一章引言 (3)第二章PLC的发展2.1 PLC的由来和发展 (3)2.2 可编程控制器的概念 (4)2.3 PLC基本结构和工作原理 (5)第三章气动机械手控制系统设计3.1 I/o地址分配表 (7)3.2 PLC系统选择 (7)3.3 PLC的输入输出设备接线图 (7)3.4系统控制方案流程图 (9)3.5程序设计和梯形图 (10)第四章总结总结 (19)致谢 (20)参考文献 (21)第一章引言引言PLC技术代表了当今电气程序控制的世界先进水平。

它与数控技术，工业机器人技术已成为机械工业自动化和CIM的三大支柱。

据预测，在90年代，美、日、德等发达国家的控制屏将完全由PLC所占据。

由于PLC吸收了微电子技术和计算机技术的最新成果，发展十分迅速，使它已远远超出单纯取代继电器的应用领域，远远超出逻辑控制的范畴，在从单机自动化到整条生产线自动化，乃至整个工厂的生产自动化；从FMS、工业机器人到大型分散型控制系统中都担当着重要角色。

第二章PLC的发展2.1 PLC的由来和发展1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的要求，以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势，提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置，为此，特拟定了十项公开招标的技术要求，即：1）编程简单方便，可在现场修改程序；2）硬件维护方便，最好是插件式结构；3）可靠性要高于继电器控制装置；4）体积小于继电器控制装置；5）可将数据直接送入管理计算机；6）成本上可与继电器柜竞争；7）输入可以是交流115V；8）输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀；9）扩展时，原有系统只需做很小的改动；10）用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。