12_物料搬运系统设计

第一章物流工程导论1供应链中的核心企业一定是生产制造企业（√/×）2 Physical Distribution和Logistics是对物流的不同叫法，实质相同（√/×）3物流系统是以实现物资的时间效益和空间效益为目的，保障社会再生产顺利进行的有机整体（√/×）4（多选）物流工程侧重从工程技术角度来研究A物流系统的设计、实现B物流系统的运营、控制C物流系统、、活动的计划、组织D物流活动的指挥、协调5物流的功能仅包括运输、储存、装卸搬运、包装、流通加工、配送、信息处理这七大功能（√/×）6以下选项中不属于物流工程研究内容的是（）A物流搬运系统设计B仓储技术C物流设施选址D物流需求分析及预测7物流工程技术即机械工程技术（√/×）8物流最重要的两大效用是A时间效用、规模效用B空间效用、时间效用C空间效用、经济效用D经济效用、规模效用9以下选项中存在背反效应的是A运输、储存B装卸、配送C装卸、储存D配送、运输10以下选项中属于物理工程研究内容的是（）A物理设施规划与设计B库存管理C物理成本管理D供应商选择11物理工程的研究对象是（）A物理系统B物理企业C物流网络D物流设施12物流设施选址包括单一设备选址和多设施选址（√/×）13（多选）物流工程是具有较强交叉性的学科，它与（）领域密切相关A交通运输工程B 机械工程C建筑与土木工程D管理学E经济学14物流系统是由（）等要素构成的A资金、设施设备、人员B物资、资金、人员C物资、土地、人员D物资、设施设备、人员第二章设施选址1（多选）负荷距离法中距离的计算有（）几种方式A实际距离B几何距离C直线距离D直角距离2直线距离是负荷距离法中最常用的距离计算方法（√/×）3工厂设施选址主要考虑与市场相关的因素（√/×）4当需要将多个产地的产品运输到多个销地，在每个产地的供应量，每个销地的需求量以及各地之间的单位运输费用已知的情况下，如何把某种产品从若干个产地配送到若干个销地才能使总的运输费用最低，可应用下列哪种方法求解A因素评价法B线性规划运输问题算法C 量本利法D定性方法5服务性组织的选址，要考虑的主要是与市场相关的哪些因素（√/×）6负荷距离法选址是选择总负荷最大的方案（√/×）7砖瓦厂应该接近原料产地（√/×）8某汽车制造公司决定在南方建一新厂，先在南方三个省初步确定了3个备选.厂址A、B和C,经过专家调查和判断，对这三个厂址按5个因素进行评分。

机械手智能物料搬运装置及其控制系统的设计作者：李江涛来源：《机电信息》2020年第02期摘要：随着工业生产逐步向自动化、智能化方向发展，工业机器人开始得到普遍应用，以机器人代替人工生产，不仅可以提高生产效率，减少失误，还能有效降低工人的工作强度。

机械手作为机器人的分支之一，在工业生产中可以负责搬运、分拣等工作，对于生产企业而言，规模化应用智能机械手可以有效降低人力成本，有助于促进企业的转型升级。

为此，主要研究了一种低成本、高效的机械手智能物料搬运装置及其控制系统，以期推动智能机械手在各个领域中的推广使用。

关键词：智能化;机械手;控制系统;PLC;物料搬运0 引言物料搬运作为工业生产中的重要环节之一，搬运效率及准确率会对生产产生直接影响。

传统的人工分拣、搬运方式已经很难适应当前工业生产的要求，以机器人代替人工搬运是必然的发展趋势。

采用智能机械手代替人工分拣、搬运物料可以最大化满足当前的生产需求，智能机械手不仅可以适应多种复杂环境，还能持续不间断地进行工作，在效率及成本方面要远优于人工搬运模式。

1 机械手智能物料搬运装置总体结构设计本文所研究的机械手智能物料搬运装置主要功能是负责搬运物料，因此在总体结构设计上相对简单，其主要由3个核心部分构成，分别是机械手、控制系统以及驱动装置。

驱动装置是机械手装置的核心构成之一，主要负责为机械手提供动力源，推动机械手完成既定的分拣、搬运动作。

目前，使用比较广泛的驱动方式主要有3种，分别是液压驱动、电机驱动以及气动驱动，这3种驱动方式目前都比较成熟，可以适应机械手智能物料搬运装置的驱动要求，具体可以根据实际需要进行选择，包括对功率、稳定性、控制性能的要求等[1]。

液压驱动的输出功率比较大，驱动装置结构相对简单，可以快速对控制指令做出反应，可以实现无级调速，驱动装置整体体积小，不需要占用较大空间，但是在运行过程中噪声相对较大。

此外，液压驱动装置对于使用环境有一定要求，因为液压油易泄漏，因此洁净度要求高的环境、存在易燃物品的环境不建议使用液压驱动装置，具有一定的安全隐患。

物流工程习题库第一章物流工程概述一、判断题1.我国将物流实践活动纳入现代物流理论指导下是从20世纪60年代。

（ F ）2.物流工程侧重从工程技术角度来研究物流系统的设计、实现和运行等问题。

（T ）3.物流工程的研究对象是物流系统及其相关活动。

（T ）4.从物流系统的大小范围来看，一般将工厂布置和物料搬运等企业内活动发展而来的物料系统称为大物流。

（ F ）5.物流工程的最优思想是指以最少的人力、物力和财力消耗，在最短的时间里获得最大效益。

（T ）6.物流工程的特点包括整体性、关联性、最优性、综合性、实践性。

（T ）7.物流工程更重视定量和工程方法的应用。

（T ）8.狭义的物流工程不仅涉及规划设计等偏“硬”的内容，也涉及更多物流组织和控制管理等偏“软”的内容，如物流管理工程方面的内容。

（ F ）9.物流工程侧重从工程技术角度来研究物流系统的设计、实现和运行等问题。

二、不定项选择题1.我国将物流活动纳入现代物流理论指导之下是从（ C ）开始的。

A、20世纪60年代B、20世纪70年代C、20世纪80年代D、20世纪90年代2.物流工程的特点包括（ACDE ）。

A、整体性B、串联性C、综合性D、实践性E、最优性3.物流工程的研究意义（ABCD ）A、可大幅度减少工作量，减少劳动力占用，减轻工人的劳动强度。

B、可大幅度缩减生产周期，加速资金周转。

C、降低物流费用，降低生产成本，减少流动资金占用。

D、促进技术改造，为企业发展提出新的要求。

4.物流工程的研究对象就是物流系统及其相关活动，具体包括（ABCD ）A、企业物流系统B、运输及仓储业物流系统C、社会物资流通调配系统D、社区、城市、区域规划系统5.推出现代意义物流理论的国家是（D ）A、中国B、英国C、日本D、美国三、问答题1.物流工程的主要研究内容。

2.物流工程的特点？四、论述题1.论述物流工程的研究意义？2.论述物流工程与物流管理的异同。

第二章物流系统规划与设计一、判断题1.生产物流是指伴随企业生产过程的物流活动。

课程设计电气控制系统与PLC课程设计题目：简易物料搬运机械手的PLC控制系统设计系别：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机自081班时间：2011年12月1日指导教师：冯治国1.设计的目的1通过课程设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识及基本技能进行分析和解决实际问题的能力。

2使学生受到PLC系统开发的综合训练，达到能够进行PLC系统设计和实施的目的。

3使学生掌握简易机械手的电器工作原理。

2设计内容1．目录2．原理介绍和分析部分3．根据要求选择系统方案4．PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配5．程序框图和程序设计6．心得体会。

3．设计任务和要求1.提交报告一份（主要组成：功能阐述、流程图、I/O分配、电气原理图、梯形图）2.字数＞30003.报告相似程度＞80%，按不及格处理4.交作业时间：12.34器材简易物料搬运机械手5参考资料1宫淑贞徐世许主编《可编程控制器原理及应用》北京人民邮电出版社 2009.4一、机械手的控制及说明一、课题内容1.如图所示为一简易物料搬运机械手的工艺流程图。

该机械手是一个水平/垂直位移的机械设备，其操作是将工件从左工作台搬运到右工作台，由光耦合器VLC来检测工作台上有没有工件。

机械手通常位于原点，它的动作全部由气缸驱动，而气缸则由相应的电磁阀控制。

其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制，放松/夹紧由一个单线圈二位电磁阀(称为夹紧电磁阀)控制。

机械手工作循环过程示意图如图2所示。

从图中可见，机械手工作循环过程主要有8个动作，即为：图1 机械手结构示意图二机械手的控制系统要求分析机械手动作示意图如图1所示。

其全部动作由汽缸驱动，而汽缸又由相应的电磁阀和继电器控制。

其中，上升／下降和左移／右移分别由双线圈两位继电器控制。

下降继电器线圈通电时，机械手下降；下降继电器线圈断电时，机械手下降停止。

只有上升继电器线圈通电时，机械手才上升；上升继电器线圈断电时，机械手上升停止。

物料搬运机械手系统PLC 编程设计课程名称：可编程控制器原理及应用 任课教师：冯治国老师 班级：机制102班 学号： 姓名：一、设计题目及概述(一) 设计题目如图1所示为一简易物料搬运机械手的工艺流程图。

该机械手是一个水平/垂直位移的机械设备，其操作是将工件从左工作台搬运到右工作台，由光耦合器VLC 来检测工作台上有没有工件。

机械手通常位于原点，它的动作全部由气缸驱动，而气缸则由相应的电磁阀控制。

其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制，放松/夹紧由一个单线圈二位电磁阀(称为夹紧电磁阀>控制。

成绩图1 简易物料搬运机械手(二)设计概述PLC控制系统的设计包括3个重要的环节，其一是通过控制任务的分析，确定控制系统的总体设计方案；其二是根据控制要求确定硬件构成方案；其三是设计出满足控制要求的应用程序。

二、对设计任务的深入调查研究(一)机械手的工作方式此系统需要具备多种工作方式，如既能自动的循环运行一个过程，也能进行手动操作运行一个工作步等。

常见的工作方式有联系、单周期、单步和手动。

1.单周期方式机械手在原位压左限位开关和上限位开关。

按一次操作按钮机械手开始下降，下降到左工位压动下限位开关后自停；接着机械手夹紧工件后开始上升，上升到原位压动上限位开关后自停；接着机械手开始右行直至压动右限位开关开关后自停；接着机械手下降，下降到右工位压动下限位开关<两个工位用一个下限位开关）后自停；接着机械手放松工件后开始上升直至压动上限位开关后自停<两个工位用一个上限位开关）；接着机械手开始左行直至压动左限位开关后自停。

至此一个周期的动作结束，再按一次操作按钮则开始下一个周期的运行。

2.连续方式启动后机械手反复运行上述每个周期的动作过程，即周期性连续运行。

3.单步方式每按一次操作按钮，机械手完成一个工作步。

例如，按一次操作按钮机械手开始下降，下降到左限位压动下限位开关自停，欲使之运行下一个工作步，必须再按一次操作按钮等。

第二章物流系统规划与分析⏹1、物流系统的定义⏹物流系统是指在一定的时间和空间内，由所需位移的物料、包装设备、装卸搬运机械、运输工具、仓储设施、人员和通信联系等若干要素所构成的具有特定功能的有机整体。

⏹2、物流系统的目的是实现物流的空间和时间效用⏹3、生产系统要完成由原材料到产品的转变过程，其目标在于使生产效率达到最高的程度，在转变过程中，原材料经过运输、储存、加工、装配形成产品，产品又经过储存、运输，最终到达用户手中，形成了生产过程的物流。

⏹4、对制造企业，可以说“工艺是龙头，物流是支柱”⏹5、对于企业内部的物流，优化的途径主要通过合理地平面布置，优化物流路径及合理配置装卸、运输机械，提高物流质量以及改善生产节奏，尽可能降低库存，加快物流速度来实现。

⏹6、通过全系统的物流强度计算和物流系统定量分析，优化企业总体布置，合理配置各种生产设施、辅助设施，避免或减少物流迂回、交叉以及无效的往复运输、倒运，避免物流输送过程混乱、线路过长等，达到物流短捷、顺畅。

⏹7、生产物流系统分析基础⏹规划设计人员、小组或团队要作大量的调查研究，要进行有效的物流分析，必须了解企业分散在不同部门，如营销部门、产品开发设计部门、制造部门、工艺部门等之中的各种产品、产量、工艺、路线等信息。

⏹比如说了解企业的生产纲领文件、产品结构文件(Bill of Materials, BOM)、工艺路线图(Route Chart)、装配程序图(Assembly Chart)和工艺过程图(Operations Process Chart)、流程图 (Precedence Diagrams)等。

⏹（1）生产类型⏹按生产的成批性划分，有三种基本类型：⏹(1) 大量生产。

⏹(2) 成批生产。

⏹(3) 单件生产。

⏹（2）产品设计⏹产品设计过程详细说明了产品的结构、尺寸、材料和包装等信息，产品设计是工艺过程设计的前提，而工艺过程设计是“龙头”。

⏹（3）产品设计信息⏹这些信息包括：⏹爆炸装配图（Exploded Assembly Drawing）⏹零件图(Component Part Drawing)⏹零件明细表（Parts List）⏹物料清单（产品结构文件，BOM）等⏹（4）工艺过程设计决定产品将怎样生产，零件是自制还是外购，采用什么工艺和设备，需要多长时间，是工厂物流系统设计和工厂布置的重要依据。

第一章概论第一节物流系统概述一、物流系统的含义:是指按照计划为达成物流目的而设计的相互作用的的要素的统一体.二、物流系统的构成要素1、系统资源要素：人、财、物、设备、信息、任务2、物流功能要素：运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理3、节点路线要素（网络要素）:工厂、商店、码头、物流中心、车站等4、支撑手段要素：体制、法律规章、行政命令、标准化系统5、物质基础要素：物流设备、物流装备、物流工具、信息技术、组织管理6、系统的流动要素：流体、载体、流向、流量、流程、流速第二节、物流系统化推进一、物流系统化物流系统化含义：为提高物流系统的效率和效益,把物流各个环节联系起来看成一个大的物流系统,并进行整体设计和管理，以最佳的的结构、最好的配合，充分发挥其系统功效、效率，实现整体物流合理化。

物流系统化目标：（5s)是物流系统具有良好的服务性、快捷性、库存合理、设施规模适当、面积和空间利用率高。

物流系统化的原则： 1大量化 2计划化 3短距离化 4共同化 5标准化 6信息化三、需要首先掌握的物流系统设计的基本要素：1商品种类item 2商品数量quantity3商品流向route 4服务水平service 5需求时间time 6物流成本第三节物流系统的规划设计物流系统规划设计含义物流系统规划一般含义：对拟建的物流系统做出长远的、总体的发展计划与蓝图.物流系统规划与物流系统设计（1):相同之处：a都属于物流项目的高级阶段内容上不包括项目图纸设计b、理论依据相同、基本方法相同（2）：不同之处：a、目的不同 b、内容不同四、物流系统规划与设计的类型及其内容物流系统规划设计可以分为两类：一是新建物流系统规划与设计、一是原有物流系统向新型物流系统转变的改造规划与设计.物流系统规划与设计的主要内容：1物流战略规划 2物流系统模式设计 3物流功能要素规划与设计 4作业流程规划与设计 5物流设施规划与设计 6物流系统的规划与设计(课本16页图了解)第四节物流系统的诊断与分析物流系统诊断分析的要求1以整体为目标 2以特定问题为目标 3运用定量方法 4凭借价值判断四、物流系统诊断分析的要素(p18）对物流系统分析，一般要考虑以下目标：1物流系统目标2替代方案3模型4费用和效益5评价标准五、物流系统诊断分析的原则(p18）1系统内部和外部的各个因素综合考虑2当前利益和长远利益结合3子系统和整个系统相结合4定量分析和定性分析相结合第二章物流战略规划第一节物流战略概述一物流战略概念物流战略：是企业充分了解市场和物流环境以及自身物流条件的基础上，为适应未来环境的变化，以求得长期生存和不断发展，对企业发展目标、对实现物流发展目标的途径和手段进行的总体谋划。

物料搬运机器人设计物料搬运机器人设计 (1)1.前期工作 (2)当今现状： (2)思想启发： (2)设计难点： (2)2.机器人的介绍： (3)整体介绍： (3)2.机器人机械手的设计 (5)3基座 (7)4胯部： (7)5.大臂 (9)6.小臂 (10)7.机械手指设计 (11)8.手部支座 (12)9.法兰盘 (13)10.小臂电机 (14)3.驱动传动方式 (14)驱动方式 (14)传动方式： (15)4.制动器及其作用： (16)4后期预测 (18)5.心得体会 (18)1.前期工作当今现状：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，国外已有工业机器人从事生产的实例，但是在国内，这方面的研究相对较少，并且真正能投入到生产实践中的工业机器人更少思想启发：本小组同学在看到吊车等处于施工现场的实例，能够在多个维度里面自由运动。

鉴于这种想法，就想做一个关于能捡物料的机器人，通过在多个自由度里运动，实现机身的灵活转动。

虽然，可能在其中还有更简单的结构，但是作为第一次尝试，只希望这个结构能够顺利的完成预期的工作。

设计难点：本小组两个同学都是水利水电专业，本身与机械设计了解甚少，并且对于其中的结构最优化也很不善于分析，虽然如此，我们都对机械设计充满热情，从始至终都不曾间断过，虽然我们花费的时间比较长，但是，这其中我们自学了creo2.0，cad两个专业软件，因为在制图过程中，这些软件能够更有效快捷地绘出装配图和零件图。

我们完全是抱着一腔热情来设计的，只能凭一点点生活常识和最基本的力学知识作为基础，其中有不完善的地方，还希望老师同学看完后能够多多指正。

在设计过程中，最费时间的环节就是对creo2.0软件的学习，因为在画零件图和装配图的时候总是遇到问题，这就不得不对已有的实例反复的研究。

第二章物流系统规划与分析⏹1、物流系统的定义⏹物流系统是指在一定的时间和空间内，由所需位移的物料、包装设备、装卸搬运机械、运输工具、仓储设施、人员和通信联系等若干要素所构成的具有特定功能的有机整体。

⏹2、物流系统的目的是实现物流的空间和时间效用⏹3、生产系统要完成由原材料到产品的转变过程，其目标在于使生产效率达到最高的程度，在转变过程中，原材料经过运输、储存、加工、装配形成产品，产品又经过储存、运输，最终到达用户手中，形成了生产过程的物流。

⏹4、对制造企业，可以说“工艺是龙头，物流是支柱”⏹5、对于企业内部的物流，优化的途径主要通过合理地平面布置，优化物流路径及合理配置装卸、运输机械，提高物流质量以及改善生产节奏，尽可能降低库存，加快物流速度来实现。

⏹6、通过全系统的物流强度计算和物流系统定量分析，优化企业总体布置，合理配置各种生产设施、辅助设施，避免或减少物流迂回、交叉以及无效的往复运输、倒运，避免物流输送过程混乱、线路过长等，达到物流短捷、顺畅。

⏹7、生产物流系统分析基础⏹规划设计人员、小组或团队要作大量的调查研究，要进行有效的物流分析，必须了解企业分散在不同部门，如营销部门、产品开发设计部门、制造部门、工艺部门等之中的各种产品、产量、工艺、路线等信息。

⏹比如说了解企业的生产纲领文件、产品结构文件(Bill of Materials, BOM)、工艺路线图(Route Chart)、装配程序图(Assembly Chart)和工艺过程图(Operations Process Chart)、流程图(Precedence Diagrams)等。

⏹（1）生产类型⏹按生产的成批性划分，有三种基本类型：⏹(1) 大量生产。

⏹(2) 成批生产。

⏹(3) 单件生产。

⏹（2）产品设计⏹产品设计过程详细说明了产品的结构、尺寸、材料和包装等信息，产品设计是工艺过程设计的前提，而工艺过程设计是“龙头”。

⏹（3）产品设计信息⏹这些信息包括：⏹爆炸装配图（Exploded Assembly Drawing）⏹零件图(Component Part Drawing)⏹零件明细表（Parts List）⏹物料清单（产品结构文件，BOM）等⏹（4）工艺过程设计决定产品将怎样生产，零件是自制还是外购，采用什么工艺和设备，需要多长时间，是工厂物流系统设计和工厂布置的重要依据。

自动导引式物料搬运小车系统设计课程名称：制造系统自动化学生姓名：XXXX学号：10908104XX班级：0908104作业一自动导引式物料搬运小车系统设计（一）任务书一、自动导引搬运小车功能示意图图1 自动导引搬运小车结构示意图图2 小车运行线路示意图二、基本要求与参数本作业要求完成一种自动导引式物料搬运小车系统设计。

小车主要实现的功能是自动寻迹并且完成物料的搬运。

如上图所示，小车首先在A区装载物料，然后开始沿着指定轨迹（黑色导引线）自动运行，导引线宽为20mm，小车上要求装有相应的传感器用来完成寻迹和小车运行轨迹调节，保证小车始终沿着指定轨迹运行不偏离。

运行到C区以后停止，卸货后沿原路径返回A区再次装载物料，如此往复。

A、C区各有一条与导引线垂直的黑色边界线，线宽为20mm，要求小车在A、C区停止时，不能超出边界线限定范围。

（小车由蓄电池供电）相关设计参数：（1）小车运动方式：全自动导引式。

（2）小车载重能力:15Kg，自重不超过15Kg。

（3）小车运动距离：5000mm。

（4）小车运行速度：不小于0.5m/s。

三、工作量（1）小车轮系结构的设计与分析；（2）自动导引方案的设计及传感器的选择与分析；（3）小车驱动及运动控制方案的设计与分析；（4）控制流程的设计以及控制程序的编写；（5）设计说明书一份。

四、设计内容及说明（1）根据要求选择合适的传感器，设计搬运小车的自动导引系统，并进行可行性分析，保证小车能够沿着给定的路径运动。

（2）确定小车的轮系结构，如主动轮与从动轮的个数以及转向方式。

设计小车的驱动方案，确定电机的个数与类型，计算小车载重、行驶速度等技术指标，并分析论证轮系结构与驱动方案的合理性，满足设计要求。

（3）小车控制系统设计，包括确定控制方案、控制核心器件的选择、自动导引功能的实现原理、绘制控制流程框图、编制控制程序。

（二）设计说明书一、小车轮系结构的设计与分析；1、常用自动导引小车机械结构分析AGV的轮系结构是整个机械部分的核心，也是整个AGV非常关键的部分。