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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、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。
fa钢丝网架焊接机械手的结构设计绪论根据建材市场的需求和国家关于创新发展新型墙体材料政策的实施，国家对建筑用材有了更加严格的要求，建筑节能越来越得到人们的高度重视。
我国全面展开了建筑节能工作，迄今为止国家已对全国50%以上的地区下达节能强制性标准和要求的文件。
传统的通过高温烧结黏土形成的红砖作为墙体材料的生产过程严重破坏生态环境，并极度浪费资源与能源，成为经济社会可持续发展的最大障碍之一]1[。
钢丝网架珍珠岩夹芯板是一种新型墙体材料，它以其自重轻、保温、隔热、隔音、抗震能力高、施工方便、价格低廉等优点，广泛应用于工业建筑与民用建筑框架结构中的非承重墙体和防火要求高的防火通道、防火墙等部位。
工业机器人技术的研究、发展与应用，使得在生产生活中很多人力难以实现任务通过机器人得以完成，同时也提高了生产效率，有力地推动了世界工业技术的发展。
特别是焊接机器人在高质、高效的焊接生产中，发挥了极其重要的作用。
在当前服役的各类工业机器人中，焊接机器人占了很大比例，其中日本是世界上拥有机器人最多的国家，焊接机器人占到日本机器人总量的35%[2]。
工业机器人又称机械手，由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置组成，是一种仿人操作、自动控制、能在三维空间完成各种作业任务的机电一体化设备，它不但具有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，同时还具有机器长时间工作、精确度高、抗恶劣环境强的能力。
它对提高生产效率，改善劳动条件和产品的更新换代起着十分重要的作用[3]。
目前，我国的珍珠岩行业整体水平较差，大多以小企业为主，生产设备比较陈旧，能耗高，生产效率较低，综合起来并不能体现钢丝网架珍珠岩夹芯板的优越性。
尤其在钢丝网架生产最后一道工序的焊接作业中采用手工焊接，自动化程度低，影响了企业的长远发展。
本文在吸取已有生产设备优点的基础上，为提高钢丝网架焊接作业的自动化程度设计了焊接机械手，使珍珠岩墙体的制备机械达到较高的自动化水平，以大力提高生产效率。
焊接机械手臂课程设计专业：机械设计与制造班级： 15级机械5班设计题目：焊接机械手臂设计指导教师：组别：学号：姓名：成绩：2016年5月目录一、技术参数 (2)二、设计要求 (2)三、设计过程 (4)四、设计结果 (5)五、设计总结 (7)六、心得体会 (9)一、技术参数：执行标准： GB8366-87 GB15579-1995额定输入电源： 380V 50Hz 3相额定输入电流： 5A最大负载：50Kg 额定负载持续率： 80%液压杆上升速度：20mm/s 最大上升高度：500mm摆臂最大摆角：150°摆速：10°/s旋转臂转速：30r/min二、设计要求：背景：在现代化的生产中，各个环节日益要求机械化、智能化。
特别是那些工作环境不好，工作条件恶劣的工种对机械化、智能化的要求更为强烈。
实现生产加工的机械化智能化不仅可以很好的保护工人们免受工作环境对身体的伤害，同时还可以提高生产效率和生产质量，实现量与质的双提高。
其中，焊接生产就特别需要这样的改进。
焊接生产过程存在焊接烟尘大，焊接保护气体和焊接过程中产生的气体对焊接工人的身体都会造成不同程度的伤害。
并且手工操作焊接对焊件结构存在局限性，导致焊接质量的不稳定性。
这些因素都反应出了焊接生产对机械化与智能化的需求，所以焊接机器人应时而生。
焊接机器人主要优点如下：1)稳定和提高焊接质量,保证其均匀性；2)提高劳动生产率,一天可24小时连续生产；3)改善工人劳动条件,可在有害环境下工作；4)降低对工人操作技术的要求；5)缩短产品改形换代的准备周期,减少相应的设备投资；6)可实现小批量产品的焊接自动化；7)能在空间站建设，核能设备维修，深水焊接等极限条件下完成人工难以进行的焊接作业；8)为焊接柔性生产线提供技术基础；焊接作为机械制造业中仅次与装备加工和切削加工的第三大加工作业，对其进行机器人柔性加工技术及其相关的控制器PC化，网络化和智能化的应用研究已成为焊接自动化发展的必然趋势。
摘要随着科技的发展和工业需求的增加，焊接技术在工业生产中所占据的分量越来越大，而且焊接技术的优良程度直接影响着零件或产品的质量。
国内焊接机器人应用虽已具有一定规模，但与我国焊接生产总体需求相差甚远。
因此，大力研究并推广焊接机器人技术势在必行。
本设计的重点是运用机械原理和机械制造装备设计方法设计焊接机器人的实践和方法。
本次设计，是在了解焊接机器人在国内外现状的基础上，进而掌握焊接机器人内部结构和工作原理，并对手臂和腕部进行结构设计。
合理布置了各个组件。
同时了解机器人机械系统运动学及运动控制学。
为工业上焊接机器人的设计提供理论参考、设计参考和数据参考，为工业设计者提供设计理论和设计实践的参考。
该机器人具有刚性好，位置精度高、运行平稳的特点。
关键字：焊接机器人传动系统机械机构设计AbstractWith the development of technology and the increase in industrial demand, welding in industrial production occupied more and more weight, and excellent welding technology directly affects the degree of the quality of parts or products.Although the domestic application of welding robot with a certain scale, but falls far short of the overall demand for welding.Therefore, great efforts to study and promote the welding robot technology is imperative.The focus of this design is the use of mechanical theory and design of machinery and equipment design and methods of practice welding robot.The design of the welding robot in understanding the basis of the status quo at home and abroad, and then grasp the welding robot and working principle of the internal structure, and structural design of the arm and wrist.Rational arrangement of the hydraulic cylinder.At the same time understand the robot mechanical system kinematics and motion control study.For the design of industrial welding robots to provide a theoretical reference, reference and data reference design for industrial designers and design practice, design theory reference.The robot has a good rigidity, high precision location, stable characteristics.Keyword：Welding robot：；Transmission system；Mechanical structure design；目录绪论 (1)第1章焊接机械手的总体方案设计 (1)1.1 概述 (2)1.2 基本技术参数设计 (2)1.3 焊接机器人的主要组成........................... 错误!未定义书签。
焊接机械手的结构创新与设计摘要根据相关资料的统计，全球用于焊接加工的机械手占据了近五成以上的市场份额。
焊接机械手主要分为两类广泛应用，即点焊和电焊。
通常所指的焊接机械手是指一种自动化技术装置，用于代替人工操作，执行焊接任务。
有些焊接机械手专为特定环境和工序而设计，但总体而言，大多数焊接机械手都使用工业机械手上常见的焊接工具。
在高危或复杂环境下，工业机械手能够执行复杂任务，如工件抓取、运输、装配、焊接和卸载。
因此，可以说工业机械手的发展历程实际上是焊接机械手领域的发展历程的一部分。
关键词：焊接；工业机械手；齿形带传动；1焊接机械手的发展前景随着时间的延长，机械手领域的核心技术会日益完善，它通过人手的模拟和计算机程序控制的方式去完成一些复杂的工作，我们也可以根据指标和要求进行相关程序的修改，因此这种比较适合多品种小批量的生产。
随着技术的提升，可以不用在使用人手而全依靠机械手就可以进行焊接任务，并且随着机械手数量的增多，甚至可以看到焊接工厂中无人焊接的场面。
伴随着焊接机械手技术的发展，我们对于工作的精度和效率都会相应地提升，这有利于减轻对于焊接行业的人才需求。
2工业机械手的研究状况纵观国内外工业机械手的研究现状，目前主要集中于以下8个方面的研究:（1）机械手的结构。
我们需要依照实际的要求去进行机械手的结构形式的选择与设计。
只有严格考察每个工种的机械手的选择过程，那么我们指定机械手选择方案的时候就可以应用于各种领域（2）因特网与无线通信技术。
通过这俩个技术可以实现纯机械化的焊接生产线和无人焊接，我们可以用计算机来进行程序的编写，自主规划好机械手的运动路径和功能。
也就不在需要恩门在那种高风险的环境下进行看守。
人们的生命安全也因此得到了一定的保障。
（3）实时视觉技术。
它有对视觉信号的接收，识别和处理的功能。
不但如此，它对视觉信息处理的能力的好坏也可以决定焊接机械手的综合性能。
（4）运动控制技术。
我们需要运用动力学和运动学等方法来进行机械手的控制过程描绘，要使机械手可以进行转变多种的工作状态的话，需要通过某种特定控制规律的建立过程。
摘要据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域，焊接机器人应用中最普遍的主要有两种方式，即点焊和电弧焊。
我们所说的焊接机器人其实就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。
这些焊接机器人中有的是为某种焊接方式专门设计的，而大多数的焊接机器人其实就是通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。
在多任务环境中，一台机器人甚至可以完成包括焊接在内的抓物、搬运、安装、焊接、卸料等多种任务，因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。
众所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。
工业机器人的出现使人们自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，减轻焊工的劳动强度，同时也可以保证焊接质量和提高焊接效率。
本次我所设计的机器人为五自由度弧焊机器人。
本说明书对本次设计的主要考虑内容进行了叙述和讲解，包括机器人的总体设计以及传动系统的构成与设计，电动机的选择，圆锥齿轮的设计与校核，谐波减速器的原理以及选择，腕部转动轴的校核，齿形带规格的选择以及滚动轴承的选择与校核等。
由于设计经验不足以及理论知识的匮乏，本次设计肯定存在许多不足之处，望答辩老师谅解并不吝赐教。
关键词焊接机器人；齿形带传动；谐波减速器；五自由度ABSTRCTAccording to incomplete statistics, nearly half of the world's industrial robots in service are used for welding. The most common application of welding robot are in two main ways, spot welding and arc welding. The welding robot we are talking about is actually industrial robots which are doing the work in the welding tasks instead of welding production welder. Some of this welding robot is specially designed for welding while most of them are actually a common industrial robot fitted with a welding tool. In multi-task environment, a robot can even complete many kinds of work including the grasp of welding, handling, installation, welding, unloading and other tasks,. Therefore, in a sense, the history of the development of industrial robots is the history of the development of welding robot.It is well known that the welding processing on one hand requires on skilled operational skills, rich practical experience and stable level of welding; on the other hand, welding is a work with poor working conditions, dust, and heat radiation and high-risk. The emergence of industrial robots first makes people naturally think of using it to replace the manual welding to reduce labor intensity. But also it ensures the welding quality and enhances the efficiency of welding.The robot I designed is a DOF arc welding robot. The design statement mainly include design of robot's drive system and the its composition, the choice of motor, design of bevel gear and verification, the principle of harmonic reducer and its choice, wrist Check the Department of rotational axis, the choice of rolling bearings and its checking and so on.KEY WORDS welding robot; profile belt transmission; harmonic reducer; 5-DOF目录中文摘要 (Ⅱ)英文摘要 (Ⅲ)目录 (Ⅳ)前言 (1)1 绪论 (3)2 毕业设计基本思路 (4)2.1总体所涉及思路及内容 (5)2.2设计传动方案 (5)3 焊接机器人腰部与大部设计 (7)3.1 腰部结构设计 (7)3.1.1 电动机的选择 (7)3.1.2 谐波减速器介绍及选择 (8)3.1.3 轴的设计与校核 (10)3.1.4 轴承的设计计算与核 (11)3.1.5 齿轮设计计算与校核 (12)3.2 大臂结构设计 (15)3.2.1 电动机的选择 (15)3.2.2 谐波减速器的选择 (15)3.2.3 轴的设计与校核 (16)4总结 (18)参考文献 (19)致谢 (20)前言焊接机器人之所以能够占据整个工业机器人总量的40%以上，与焊接这个特殊的行业有关，焊接作为工业“裁缝”，是工业生产中非常重要的加工手段，同时由于焊接烟尘、弧光、金属飞溅的存在，焊接的工作环境又非常恶劣，焊接质量的好坏对产品质量起决定性的影响。
焊接机器人总体设计1.引言焊接机器人是一种能够自动进行焊接操作的机器人，广泛应用于制造业领域。
本文将介绍焊接机器人的总体设计，包括机器人的结构、动力系统、控制系统等方面的设计内容。
2.结构设计焊接机器人的结构设计是保证机器人能够完成焊接操作的基础。
机器人通常由机器人臂、焊接设备、控制系统等组成。
2.1机器人臂设计机器人臂是焊接机器人的核心部件，它负责完成焊接工作。
机器人臂通常采用多自由度结构，可以实现灵活的运动和定位。
机器人臂的设计应考虑以下几个方面：-负载能力：机器人臂需要能够携带和操作焊接设备及焊接工件，因此需要具备足够的负载能力。
-工作空间：机器人臂应具有足够大的工作空间，以满足各种焊接工件的要求。
-精度和稳定性：焊接过程需要高度精确和稳定的操作，因此机器人臂需要具备较高的精度和稳定性。
-防护措施：考虑到焊接过程中可能产生的火花和烟尘，机器人臂应具备相应的防护措施，以保证工作环境的安全。
2.2焊接设备设计焊接设备是焊接机器人实现焊接操作的具体工具，包括焊接枪、电源、焊接材料等。
焊接设备的设计应具备以下要求：-适应性：焊接设备应能够适应不同焊接工艺和工件材料的要求。
-控制性：焊接设备应具备良好的控制性能，能够满足焊接过程中的各种需求。
-耐用性：焊接设备需要具备较高的耐用性，能够适应连续和长时间的焊接操作。
-安全性：焊接设备应具备相应的安全措施，以防止潜在的火灾和电击等危险。
2.3控制系统设计焊接机器人的控制系统是实现焊接机器人操作的关键。
控制系统包括硬件和软件两部分。
硬件方面，焊接机器人的控制系统通常包括控制器、传感器等。
控制器负责对焊接机器人进行控制和调度，传感器主要用于采集焊接过程中的数据和信息。
软件方面，焊接机器人的控制系统应包含相应的控制算法和程序，以实现机器人臂的运动、焊接设备的控制等功能。
同时，控制系统应具备良好的人机交互界面，以方便操作员进行操作和管理。
3.动力系统设计焊接机器人的动力系统是保证机器人能够正常工作的基础。
第5期0引言近年来,无人化智能化冲压生产线发展迅速。
对于传统的焊接工序来说,不仅生产节拍慢,焊接产生的光和有害气体对操作者造成一定危害,使冲压焊接行业招人越来越难,人工成本越来越高。
基于此,设计一种自动化焊接系统,满足冲压自动焊接要求势在必行。
其中,最为关键和最难的一点就是设计一种自动焊接机械手来代替人工操作。
本文针对焊接产品外形和焊接要求,设计出一种自动化焊接机械手,满足凸焊机和螺母输送机的自动化焊接动作需要[1-2]。
收稿日期:2023-04-10;修订日期:2023-05-24作者简介:詹俊勇(1983—),男,硕士,高级工程师,从事机械结构自动化设计研究。
E-m ai l :w756251@冲压自动焊接机械手设计詹俊勇1,王军领2,仲太生1(1.扬力集团股份有限公司自动化处,江苏扬州225127;2.南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016)摘要:基于产品焊接工序,设计出一种自动生产线焊接机械手和自动更换存放库,满足自动化冲压焊接生产节拍和质量要求。
通过焊接机械手的设计,对主要构成部件进行选取和校核,达到冲压件螺母自动化焊接的目的。
为适应不同产品的螺母焊接技术要求,设计出一种机械手存放库,可快速更换和存储焊接机械手,减少设备更换产品停机时间,提高设备利用率。
本设计推动了冲压自动化焊接的技术发展,为冲压产品焊接自动化的实施提供一种借鉴和样板。
关键词:机械手;焊接;存放库;自动化;浮动头中图分类号:TG 315.5;TG 43文献标识码:AD O I :10.16316/j .i s s n.1672-0121.2023.05.013文章编号:1672-0121(2023)05-0061-04第58卷第5期V ol .58No.5C H I N A M ETA LFO R M I N G EQ U I PM EN T &M A N U FA C TU R I N G TEC H N O LO G Y2023年10月O ct .2023G ant ry crane s ys t em and i t s m echani cal anal ys i sLI M i ngzhu 1,M O Y unxi a 1,ZH A N G H uai l i 1,W EN G Si yuan 2,M A Zel i n 1(1.SI N O M A CH Foundr y and M et al For m i ng Co.,Lt d.,J i nan 250306,Shandong Chi na;2.N i ngbo G EELY A ut om obi l e R es ear ch &D evel opm ent Co.,Lt d.,N i ngbo 315366,Zhej i ang Chi na )A bs t ract :The gant r y cr ane s ys t em i s an i m por t ant com ponent of t he aut om at i on connect i on f or l ongi t udi nal beam pr oduct i on.The gant r y cr ane s ys t em has been i nt r oduced.The st r uct ur e of t he cr ane t r ack sys t em and t he pr ogr am cont r ol l ed over head cr ane have been el abor at ed i n det ai l s .The m odel es t abl i s hi ng and m echani cal anal ys i s &cal cul at i on of t he gant r y cr ane s ys t em have been conduct ed t o t he gant r y cr ane s ys t em.K ey w ords :G ant r y cr ane s ys t em ;A ut om at i on connect i on;Cr ane t r ack s ys t em ;Pr ogr am cont r ol l ed over head cr ane;M echani cal anal ys i s4结束语龙门行吊系统实现了纵梁在各加工工序间的自动化输送以及不落地连续生产,节省了大量的人力物力,极大的提高了生产效率,为纵梁无人化车间的实现奠定了重要基础。
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、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。
2014届毕业设计说明书基于PLC的焊接机械手控制器设计院、部：电气与信息工程学院学生姓名：王怀指导教师：雷军职称高级实验师专业：电气工程及其自动化班级：电气本1003完成时间：2014年5月焊接机器手写所作为工业机器人中的一种，主要有分为切割和喷涂两种功能。
可以利用机械手的高自由度和高精准度来焊接一些么人们手工无法做到的工作，比如对一些细小的零件进行加工。
同时加快了流水线作业效率，推动了社会的发展。
焊接机械手，通常是有焊接部分和机械手部分构成的。
由于焊接部分过于的简单本次设计不加以讨论。
在本设计中介绍了本人对国内外机械手研究的理解及PLC技术发展趋势的认识。
介绍了本人设计的基于PLC的焊接机械手控制器的工作原理以及焊接机械手动作实现过程。
由该设计的系统程序使用GX Developer（简称GX）设计的，该软件是设计在校期间所学习的设计软件有一定的熟悉程度。
GX可以完成该次设计使用的FX系列的PLC梯形图，同时还可以将word文档的各种注释导入程序中，便于设计者在程序方面的设计。
同时GX有操作简单，和PLC多种连接方式，方便调试等特点。
本次设计的在程序方面的内容主要是PLC的步进，周期，连续三个工作模式下让机械手完成X、Y、Z三个方向的动作。
关键词：机械手；PLC；As the 21st century the pace of industrial and other fields has been rapid development. People need to work requirements and have begun to gradually beyond the scope of the manual can do people need to work a variety of to work under the factors such as high temperature, toxic gases harm. These requirements in industrial production increased the difficulty of the workers work, some even endanger the lives of employees. With single chip microcomputer in the 21st century, such as PLC technology mature, began to shine on the stage of human industrial manipulator, successful completion of the human demand for productionIn this design introduced himself understanding of manipulator research at home and abroad and the understanding of the development trend of PLC technology. Introduces the design of my working principle of welding manipulator based on PLC controller and welding manipulator action implementation process. The design of the system program use GX Developer (GX) design, the software is the design of the software design during the period of school learning has certain familiarity. GX can be used to complete the design of FX series PLC ladder diagram, at the same time can also be word document various comments import program, to facilitate designers in program design. GX has a simple operation at the same time, PLC and a variety of connection, convenient debugging, etc. Content in application of this design is mainly PLC stepper, cycle, continuous three working mode for manipulator to complete the X, Y, Z three directions of movement. Hardware is the connection of the PLCKey words: manipulator; PLC目录摘要 (2)Abstract (3)1 绪论 (1)1.1 本次设计的目的和意义 (1)1.2 机械手在国内外的研究概况 (1)1.3 关于本次设计的研究内容 (2)2 机械手控制方式的选择和可编程序控制器简介 (4)2.1 选择与机械手控制方式的讨论 (4)2.1.1 控制方式的分类 (4)2.1.2 PLC、IPC和DCS三者的对比的对比 (4)2.1.3 关于机械手控制形式的选定 (5)2.2 可编程序控制器简介 (6)2.2.1 PLC的结构 (6)2.2.2 PLC的特点 (7)2.2.3 PLC的主要功能 (9)2.2.4 PLC的经济分析 (9)2.2.5 PLC发展状况及趋势 (10)3 焊接机械手控制器PLC程序的设计 (12)3.1 机械手控制系统构件概述 (12)3.1.1 步进电机 (12)3.1.2 步进电机驱动器 (12)3.1.3 传感器 (14)3.2 机械手的动作实现过程 (15)3.3 PLC程序设计 (16)3.3.1 I/O点数的确定及PLC类型的选择 (16)3.3.2 PLC的I/O分配 (16)3.3.3 编程指令的选择 (17)3.3.4 PLC程序的设计 (17)3.4 PLC机械手的程序调试 (23)3.4.1 机械手的调试方式以及调试步骤 (23)3.4.2 机械手调试过程以及仿真图 (23)3.4.3调试结果和总结 (25)结束语 (26)参考文献 (27)附录A (29)接线图： (29)附录B (30)梯形图： (30)附录C (34)仿真图： (34)1 绪论1.1 本次设计的目的和意义机械手在目前是作为一种的工业机械人在运用，这种控制目标经常在工业自动化方面经常出现。
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、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。
(5)虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。
(6)当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。
美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。
(7)机器人化机械开始兴起。
从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。
我国的工业机器人从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，目前已基本掌握了机器人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、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；其中有130多台套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，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。
但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。
以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。
因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模化设计，积极推进产业化进程。
我国的智能机器人和特种机器人在“863”计划的支持下，也取得了不少成果。
其中最为突出的是水下机器人，6000米水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种；在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。
但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在“十五”后期立于世界先进行列之中。
1.3 “十五”目标及主要研究内容1.3.1目标中国工业机器人现在的总装机量约为1200台，其中国产机器人占有量约为1/3，即400多台。
与世界机器人总装机台数75万台相比，中国总装机量仅占万分之十六。
对中国这样一个12亿人口的大国来说，差距是很明显的。
装机数量少，说明了我国的工业化程度与工业发达国家的差距大。
因为工业机器人的诞生和应用发展是以工业生产高度自动化和柔性化为大背景的。
除数量外，差距还表现在已有的机器人的利用率不高，以进口的弧焊机器人为例，据调查，完全正常运转，充分发挥效益效益的只占1/3；另外1/3处于负荷不满或不能安全正常运转状态，原因是生产管理及使用维护存在不合理现象或问题；还有1/3不能正常使用，这是由于机器人质量问题或缺乏备件，以及请不起外方维修人员造成的。
机器人应用效果不理想，直接影响了用户使用更多机器人的信心。
我国有组织有计划地发展机器人事业，应该说是从“七五”期间的科研攻关及实施“863计划”开始的，经过十几年来的研制、生产、应用，从纵向看，有了长足的进步。
目前在一些机种方面，如喷涂机器人、弧焊机器人、点焊机器人、搬运机器人、装配机器人、特种机器人(水下、爬壁、管道、遥控等机器人)，基本掌握了机器人操作机的设计制造技术，解决了控制，驱动系统的设计和配置、软件的设计和编制等关键技术，还掌握了自动化喷漆线、弧焊自动线(工作站)及其周边配套设备的全线自动通信、协调控制技术；在基础元件方面，谐波减速器、机器人焊接电源、焊缝自动跟踪装置也有了突破；于此同时造就了一支具有一定水平的技术队伍。
无疑，从技术方面来说，我国的机器人技术在世界机器人界已有一席之地，奠定了独立自主发展中国机器人事业的基础；从社会经济角度来看，我国机器人技术的发展，为中、外机器人产品打开中国市场准备了物质和人员条件。
根据国内外机器人发展的经验、现状及近几年的动态，结合当前国内经济发展的具体情况，“十五”期间机器人技术应重点开展智能机器人、机器人化机械及其相关技术的开发及应用；开展以机器人为基础的重组装配系统及其相关技术的开发研究及加强多传感器融合及决策、控制一体化技术及应用的研究。
重点解决我国已研制应用多年的示教再现型工业机器人的产业化前期关键技术，大力推进其产业化进程，力争在“十五”末期实现喷涂、焊接、装配等机器人的产业化。
1.3.2主要研究内容（1）示教再现型工业机器人产业化技术研究①关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计。
②柔性仿形喷涂机器人开发：柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发，整机安全防爆、防护技术开发，高速喷杯喷涂工艺研究。
③焊接机器人（把弧焊与点焊机器人作为负载不同的一个系列机器人，可兼作弧焊、点焊、搬运、装配、切割作业）产品的标准化、通用化、模块化、系列化设计。
④弧焊机器人用激光视觉焊缝跟踪装置的开发：激光发射器的选用，CCD成象系统，视觉图象处理技术，视觉跟踪与机器人协调控制。
⑤焊接机器人的离线示教编程及工作站系统动态仿真。
⑥电子行业用装配机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计。
⑦批量生产机器人所需的专用制造、装配、测试设备和工具的研究开发。
（2）智能机器人开发研究①遥控加局部自主系统构成和控制策略研究包括建模－遥控机器人模型，人行为模型，人控制动态建模，图形仿真建模，虚拟工具和虚拟传感器建模；以人为主体的人机共享规划与控制；局部自治控制；多传感融合技术；双向力反应控制；知识库的建立，学习与推理方法；人机交互的高级控制技术；虚拟现实（VR）控制与真实世界控制的相互关系；监控系统的结构。
②智能移动机器人的导航和定位技术研究包括导航和定位系统的系统结构；在结构环境或非结构环境中导航和定位方法研究；感知系统的传感器和信息处理系统的构成；根据传感器数据建立环境模型的方法；模糊逻辑的推理方法用于移动机器人导航的研究。
③面向遥控机器人的虚拟现实系统包括人机交互图形生成及其程序设计；遥控机器人（载体和机械手）几何动态图形建模；遥控操作环境图形建模；遥控机器人操作与数据的获取；虚拟传感器及基于虚拟传感器的双向力反应、反馈控制；面向任务的虚拟工具；基于虚拟现实的遥控操作的理论与方法；基于VR模型操作和真实世界操作的可切换、相容性和可交换性；VR监控系统。
④人机交互环境建模系统包括CAD建模中的人机交互技术；求知模型工件的反示过程中的交互技术；机器人与环境的布局及功能验证中的交互技术；传感器数据处理中的交互技术；机器人标定、运动学建模、动力学建模中的交互技术。
⑤基于计算机屏幕的多机器人遥控技术包括三维立体视觉建模；模型的计算机显示；遥控机器人模型的控制；人机接口；网络通讯。
（3）机器人化机械研究开发①并联机构机床（VMT）与机器人化加工中心（RMC）开发研究包括VMT与RMC智能化结构实现技术；VMT与RMC关键传动实现技术；VMT与RMC加工、装配、摆放、涂胶、检测作业技术；VMT与RMC监控检测技术开发；VMT 与MRC智能化开式CMC控制系统开发；系统软件和应用软件开发；智能化机构、材料机电一体化技术；作业状态变量智能化传感技术；机电一体化的多功能及灵巧作业终端；通用智能化开式CNC控制硬软件系统；并联机构运动学及动力学理论；RMC智能控制理论；VMT与RMC典型应用工程开发。
②机器人化无人值守和具有自适应能力的多机遥控操作的大型散料输送设备包括散料输送系统监控和遥控操作的传感器融合和配置技术；采用智能传感器的现场总线技术；机器人运动规划在等量堆取料、自主操作中的应用；基于广域网的远程实时通讯；具有监测和管理功能的故障诊断系统。
（4）以机器人为基础的重组装配系统①开放式模块化装配机器人包括通用要素的提取；专用件标准化；装配机器人模块CAD设计；通用主流计算机构造的控制器；人机界面方式；网络功能。
②面向机器人装配的设计技术包括数字化装配与CAD集成技术；产品机器人化装配规划生成技术；产品可装配性模糊评价。
③机器人柔性装配系统设计技术其中单元技术：供料系统智能化设计、末端执行器快速执行、物流传输及其控制与通讯；集成技术：柔性装配线仿真软件、管理系统。
