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多自由度柔性生产线送料机械手系统设计

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２１ ０ １年 第 ６期
液 压 与 气动
４ ５
多 自 由度 柔 性 生产 线 送 料 机 械 手 系统 设 计
胡 云 堂 ， 卓 达 江 Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｌｉｆｅ ｄ ｍ ｅ ｄ ｎ ｎ ｐ ｌｔ ｒｓ ｓｅ ｓｇ ｆｍｕ ｔ—ｒ ｅ ｏ ｆ ｅ ｉ ｇ ｍａ ｉ ｕ ａｏ ｙ ｔ ｍ
机 械手一 般 由执 行系 统 、 动系统 、 驱 控制 系统 和人
工智能 系统组成 ， 主要完 成 机 械 手移 动 、 动 、 取 等 转 抓
动作 。常见 的工业 机械手 执行 系统 根据手 臂 的动作形
态 ， 坐标 形式大 致 可 以分 为 以下 ４种 ： 直 角坐 标 按 ①
型机 械手 ； 圆柱坐标 型机械 手 ； 球 坐标 （ 坐 标 ） ② ③ 极 型机 械手 ； 多关 节型 机机械 手 。其 中圆柱坐 标 型机 ④ 械手结 构简单 紧凑 ， 定位 精度较 高 ， 占地面 积小 。结 合
ｆ ｒｆｅ ｉ ｌ ｒ ｄ ｃｉ ｎ ｌｎ ｏ ｌｘ ｂ ｅ ｐ ｏ ｕ ｔ ｉ ｅ ｏ
ＨＵ Ｙ ｎ ｔ ｎ ，Ｊ Ａ ｈ ｏ ｄ ｕ — ｇ Ｉ ＮＧ Ｚ ｕ ・ ａ ａ
（ 江 学 院 机 械 与 材 料 工 程 学 院 ， 西 九江 九 江
３２ ０ ） ３ ０５
摘
要： 该文介 绍 了多 自由度柔 性 生产 线 送 料机 械 手 的 功 能及 系统 的构 成 ， 计 了相 应 的 液压 及 Ｐ Ｃ 设 Ｌ
控制 系统 ， 实现 了各 部分之 间的连 接 与通讯 。 实践证 明设 计合 理 、 能 可靠 ， 到 了预期 目的。 性 达
关键 词 ： 自由度 ； 多 柔性 生产线 ； 机械 手 ； 送料
中图分 类号 ：Ｈ１７ 文献标 识码 ： 文章编 号 ： ０ －８ ８ ２ １ ） ６０ ４ －３ Ｔ ３ Ｂ １ ０４ ５ （０ １ ０ －０ ５０ ０
一
图 ２ 送料 机 械 手 系统 安 装 与 接 线 示 意 图 收 稿 日期 ：００１ － ２ １．２２ ４
基 座 的移 动可将 零件 或产 品从 一条 生产线 取 出到达有
一
基金项 目： 江西省教育 厅科研项 目资助 （ ｏ ＧＪ １１ ） Ｎ ． Ｊ１６ ５ 作 者简介 ： 胡云堂 （９ １ ， ， 西九江 人 ， １７ 一） 男 江 讲师 ， 学硕 工 士， 主要从事机 电液一体 化技术方 面的科研和教学工作 。
产线上 得到 了广泛 的应用 。 ２ 多 自由度送 料机械 手 的功能简 介
１ 抓 手 抓取 ． ２ 手 臂 伸绢 ． ３ 立 柱 升 降 ．
４ 立柱旋转 ．
５ 基座移动 ．
图 １ 机械 手基 体 的运 动 示 意 图
３ 柔性 生产线 送料机 械手 系统构成
该柔性 生产线 送料 机械 手系统 总体构 成如 图 ２所 示， 主要包 括系统 机械本 体 ， 液压控 制系统及 其相应 的 Ｐ Ｃ控制 系统 和触 摸 屏控 制 界 面 等 四大 部 分 ， Ｌ 四大 部 分 通过一 定联 接方 式形 成 为 一个 有 机 的整 体 ， 而完 从 成 柔性生 产线 送料 机械手 的各种 动作 要求 。
Hale Waihona Puke 柜” 。在控制 柜 中， 有总 电源 与 电路 开关 。下层 安装 设
液压 泵及其 驱动电动机和油箱 ， 上层 一边安装液 压系统 的控 制阀等 ， 另一 边安装 Ｐ Ｃ Ｌ 。在控制 柜 的盖子 上安装
触摸 屏 Ｇ ｌ７ ， Ｔ １５ 并且 与 Ｐ Ｃ通 过 Ｒ － ２电缆 连 接 ， Ｌ Ｓ２ ３ 具 体效果 如图 ４所示 。按照 如 图 ２所示 的大致 位置 安装
３ ２出 ， 内置 Ｒ Ｍ 存 储 器 （０ ０步 ） 完 全 能 够 满 足本 Ａ ８０ ，
系 的要求 。
３ ３ Ｐ Ｃ控 制 系统 与 机 械 手 基 体 的 联 接 ． Ｌ
Ｐ Ｃ控制 系 统 与 机 械 手 基 体 的连 接 主要 是 针 对 Ｌ
Ｐ Ｃ的输 入 和 输 出设 备来 说 的。连 接 时参 照 Ｐ Ｃ控 Ｌ Ｌ 制 系统 的外 部 Ｉ Ｏ连接 图和 主 电路 图进行 。 由于本 系 ／
１ 引 言
目前 ， 在很 多生 产线上 装卸工 件仍 由人工 完成 ， 劳 动强度大 、 生产效 率 低 。为 了提 高生 产 加 工 的工 作效 率， 降低成 本 ， 使 生产 线 发展 成 为 柔性 制 造 系统 ， 并 以 适 应现代 自动化 生产 的要求 ， 针对具 体生 产工 艺 ， 利用
柔性生 产线 的具体 要求 ， 多 自由度 送 料 机 械手 采 用 该
圆柱坐标 。图 １所示 为机械 手 的整个基体 的的整个 基
季
体 的运 的整个基 体 的运 动示 意 图。该机 械手具 有 ５个 自由度 ， 即能实 现抓 手 的抓 取 和放 松 、 手臂 的伸缩 、 立
柱的升 降和旋转 及基座 的移 动等 ５个 独立 运动 。其 中
好各个部 分 ， 并且 灵 活 的布 置 液压 输 油管 路 的位 置和 Ｐ Ｃ输入 电线 的布置 ， 整个 系统更加的紧凑和整洁 。 Ｌ 使
机 电一体 化技术 ， 设计 功能过 完善 ， 操作 简便 的送 料机
械 手代替人 工工作 是必 然趋 势 。由于小 型机械 手 的结 构简单 、 控制灵 活 、 易加 工 制造 ， 容 因而 得 到 了许 多 加 工过 程 中需要 机械 手 的工 厂 的青 睐 ， 别 是 在柔 性 生 特
定 距 离的另一 条生 产线 ， 增加 了机 械 手 的有 效 运 动
范围 。
液压与气动
为 了方 便 安 装 与 设 置 线 路 ， 别增 设 “ 特 系统 控 制
２１ ０ １年第 ６期
制 系统选用 的是 三菱 Ｆ Ｘ系列 中的 Ｆ －４ Ｒ Ｅ ／ Ｌ Ｘ ６ Ｍ ．ＳＵ 型号 。该 型 号 Ｐ Ｃ集 成 的数 字 量输 入／ 出 为 ３ Ｌ 输 ２入

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本科毕业设计--3个自由度机械手设计

本科毕业设计--3个自由度机械手设计

目录第一章引言 (2)1.1 机械手的分类 (2)1.2 机械手的组成 (5)1.3 应用机械手的意义 (7)第二章总体技术方案及系统组成2.1 原始数据 (8)2.2 工作要求 (8)2.3 系统组成 (9)2.4 总体技术方案 (9)2.4.1 动作分析 (10)2.4.2 手部 (10)第三章机修手的液压部分3.1 液压系统的工作原理 (12)3.2 液压传动的工作特性 (12)3.3 液压系统的组成 (12)3.4 液压系统的优,缺点 (13)第四章回转装置的总体组成和结构设计4.1 回转装置的组成 (15)4.1.1 执行件 (15)4.1.2 传递件 (15)4.1.3 驱动件 (15)4.1.4 控制系统 (16)第五章机械传动方案的设计与计算5.1 小车的主要组成部分 (17)5.2 同步带传动方式优缺点 (17)5.3 驱动动力源 (18)5.4 机械方案的传动设计计算 (19)5.4.1 设计数据确定 (19)5.4.2 同步带的结构设计计算 (20)总结与展望 (25)设计小结 (26)致谢 (27)参考文献 (28)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的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、喷绘、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。

本课题将设计一台三自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。

首先。

本课题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。

AbstractIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises to improve production efficiency, guarantee the product quality, the general importance of the production process automation, industrial robots for automatic production line important members, the company gradually recognized and used. Industrial robot technology and applications to some extent reflect the level of a country's level of industrial automation, at present, the industrial robot is mainly responsible for the welding, printing, handling and stacking repetitive labor intensity and great work, work are normally taken to teaching and playback mode.This topic is to design a industrial robot with three DOFs, used for the transportation of materials to the stamping device. First. This topic will be the design of robot base, big arm, small arms and the structure of the manipulator, and then select the appropriate drive, driving mode, build the structure of robot platform.第一章引言机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。

基于PLC的柔性生产线送料机械手控制系统设计

基于PLC的柔性生产线送料机械手控制系统设计

２ １ 液 压 系统 控 制 回路 设 计 ．
字量输 入／ 出 为 ３ ／ ２ 输 ２ ３ ，内 置 Ｒ Ｍ 存 储 器 （ ０ Ａ ８０ ０ 步） 。图 ３为 Ｐ Ｃ控制 系统 的外 部 ＩＯ连 接 图。 Ｌ ／
２ ３ 触 模 屏 控 制 界 面 的 设 计 ．
考虑到 实际 使用情 况 ，结合 液压 传动系 统具 有输
线 ，把 待加 工或 者待处 理 的材料从 待加 工处 输送 到加
工机床 的特定 位 置 ，也 可 以把材料 从一 个加 工工 作 台 移送到 另一个 加 工工作 台 。图 １为机械 手基 体 的运 动
示 意 图 。 该 机 械 手 采 用 圆 柱 坐 标 型 式 ，具 有 ５个 自 由 度 ，能 实 现 抓 手 的 抓 取 和 放 松 、手 臂 的 伸 缩 、 立 柱 的
基 于 Ｐ Ｃ的柔 性 生产 线送 料 机 械 手 控 制 系统设 计 Ｌ
胡 云 堂
（ 江 学 院 机 械 与 材 料 工 程 学 院 ，江 西 九 江 九 ３ ２０ ） ３０ ５
摘 要 ： 介 绍 了秉 性 生产 线送 料 机 械 手 的 液 压 系 统 、Ｐ Ｃ控 制 系 统 的设 计 ， 以及 控 制 界 面齄 授 屏 的 界 面 设 计 与 Ｌ 仿 真 。 实践 证 明 设 计 合 理 、性 能 可 靠 ， 达 到 了预 期 的 目的 。 关 键 词 ：柔 性 生 产 线 ；机 械 手 ；控 制 系 统 ；送 料
手动运行操作运行方式 回原点运行操作方式 单步运行方式 单周期运行方式 连续循环运行方式 回原点启动按钮 启动按钮 停止按钮 立柱升降缸上限位开关 立柱升降缸下限位开关 手臂伸缩缸左限位开关 手臂伸缩缸右限位开关 机械抓手缸左限位开关 机械抓手缸右限位开关 立柱旋转缸逆时针限位开关 立拄旋转缸簸时针限位开关
(完整版)具有五个自由度的机械手设计毕业论文设计

(完整版)具有五个自由度的机械手设计毕业论文设计

具有五个自由度的机械手设计摘要随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。

文章主要叙述了机械手的设计计算过程。

首先，本文介绍机械手的作用，机械手的组成和分类，说明了自由度和机械手整体座标的形式。

同时，本文给出了这台机械手的主要性能规格参量。

机械手采用液压传动，使传动系统简单可靠；选用可编程控制器对机械手的动作进行控制，使控制程序简单，系统维护方便。

设计过程中，对机械手和液压缸部分做了详细的设计计算。

同时，对机械手的通用性主要是采用可更换式手部结构来实现，通过更换手部，可使机械手抓取外圆零件和内圆零件，从而实现了系统的多功能化。

机械手总体结构能够实现手臂的水平伸缩、垂直升降、旋转和抓取等功能，这些动作都是可编程控制器控制，用液压缸驱动机械手来完成的。

文章中介绍了搬运机械手的设计理论与方法。

全面详尽的讨论了搬运机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。

最后使用软件对机械手PLC控制仿真。

关键词：机械手；液压传动；液压缸；PLC仿真；AbstractThe applying of the manipulators are more and more important in the industry, with the development of industrial automation. The paper mainly narrated the design and calculation of light and transfer manipulator.The first，The paper introduces the function,composing and classification of the manipulator,tells out the free-degree and the form of coordinate.At the same time,the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator. Manipulator use system can be simple and reliable. The manipulator and in this paper. The movements of mechanical be convenient. And the universal ability of manipulator is based on the interchangeability of the grasp cylindrical parts and inner parts through the replacement of and captures the semifinished materials. All those movements are controlled by programmable controller and realized by industry manipulator's design theory and method. The comprehensive exhaustive discussion ,which the major structural design computation. Finally uses the software to carry out the PLC control simulation for manipulator's ；Hydraulic cylinder；Programmable logic Controller simulation;目录1 绪论 (1)1.1前言 (1)1.2 工业机械手的简史 (1)1.3工业机械手在生产中的应用 (3)1.4 机械手的组成 (4)1.5工业机械手的发展趋势 (5)2 机械手的总体设计方案 (7)2.1 机械手基本形式的选择 (7)2.2机械手的主要部件及运动 (7)2.3驱动机构的选择 (8)2.4 机械手的技术参数列表 (8)3 机械手手部的设计计算 (9)3.1 手部设计基本要求 (9)3.2 典型的手部结构 (9)3.3机械手手抓的设计计算 (9)3.4 机械手手抓夹持精度的分析计算 (13)3.5弹簧的设计计算 (14)4 腕部的设计计算 (17)4.1 腕部设计的基本要求 (17)4.2 腕部的结构以及选择 (17)4.3 腕部的设计计算 (18)5 臂部的设计及有关计算 (23)5.1 臂部设计的基本要求 (23)5.2 手臂的典型机构以及结构的选择 (24)5.3 手臂直线运动的驱动力计算 (24)5.4 液压缸工作压力和结构的确定 (27)6 机身的设计计算 (29)6.1 机身的整体设计 (29)6.2 机身回转机构的设计计算 (30)6.3 机身升降机构的计算 (34)6.4 轴承的选择分析 (37)7 液压驱动系统设计 (38)7.1液压驱动的特点 (38)7.2液压系统设计 (39)8 PLC控制系统设计 (40)8.1 PLC的特点 (40)8.2 PLC的选择及IO分配 (40)8.3 PLC程序设计及仿真 (42)结论 (50)致谢 (51)参考文献 (52)附录 (53)1.绪论1.1前言用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。

柔性机械手的设计与应用

柔性机械手的设计与应用

柔性机械手的设计与应用Introduction柔性机械手作为一种新兴的机器人技术，因其具有灵活性、适应性和高精度等特点，逐渐成为工业自动化领域的热门研究方向。

本文将探讨柔性机械手的设计原理以及其在各个领域的应用。

I. 柔性机械手的设计原理A. 推动力学模型柔性机械手的设计离不开推动力学模型。

通过建立力学模型，我们可以精确计算和分析机械手在运动过程中的受力情况，进而优化设计方案。

B. 柔性连接结构柔性机械手的灵活性来自于其独特的柔性连接结构。

常见的柔性连接方式包括钢丝绳、弹簧、轴承等。

这些柔性连接件可以使机械手在进行复杂任务时具备更好的适应性和可塑性。

C. 传动系统设计柔性机械手的传动系统设计需要考虑力矩输出、速度精度和噪声等多个因素。

目前，最常用的传动系统包括电机驱动、液压驱动和气动驱动等。

不同传动系统各有优劣，需根据具体应用场景选择合适的方案。

II. 柔性机械手的应用领域A. 制造业柔性机械手在制造业领域表现出了巨大潜力。

通过利用机器学习和人工智能技术，柔性机械手能够实现对复杂零件的高精度加工与装配。

另外，柔性机械手还能适应不同产品的生产周期和需求变化，提高了制造业的灵活性和适应性。

B. 医疗领域柔性机械手在医疗领域的应用也备受瞩目。

通过结合先进的影像技术和机器人操作技术，柔性机械手能够在微创手术中发挥重要作用。

柔性机械手具备精确控制和切割能力，可以减小手术创伤、提高手术成功率。

C. 应急救援柔性机械手在应急救援领域的应用日益广泛。

例如，在地震、火灾等灾害发生后，柔性机械手可以被用于搜救被困人员、清理废墟以及运送物资等工作。

其灵活性和可操控性使得它成为应急救援的重要工具。

D. 空间探索柔性机械手在空间探索领域的应用也非常重要。

柔性机械手可以用于航天器与宇航员之间的对接操作、太空垃圾的清理以及行星表面的取样等任务。

由于空间环境的特殊性，柔性机械手的设计需要考虑到重力、真空以及温度等因素。

III. 柔性机械手的挑战与前景A. 技术挑战柔性机械手在实际应用中仍然面临一些技术挑战。