下操作以保护人身安全，因此被广泛应用于机械制造冶金电子轻工和原子能等部门。

本文在纵观了近年来机械手发展状况的基础上，结合机械手方面的设计，对机械手技术进行了系统的分析，提出了用气动驱动和控制的设计方案。

采用整体化的设计思想，充分考虑了软硬件各自的特点并进行互补优化。

对物料分拣机械手的整体结构执行结构驱动系统和控制系统进行了分析和设计。

在其驱动系统中采用气动驱动，控制系统中选择的控制单元来完成系统功能的初始化机械手的移动故障报警等功能。

最后提出了种简单易于实现理论意义明确的控制策略。

通过以上部分的工作，得出了经济型实用型高可靠型物料分拣机械手的设计方案，对其他经济型控制系统的设计也有定的借鉴价值。

关键词机械手，气动控制，可编程控制器，自动化控制，物料分拣。

.研究的目的及意义.机械手在国内外现状和发展趋势.主要研究的内容.解决的关键问题第二章执行系统的分析与选择.执行机构坐标形式的选择.执行机构的组成.执行机构各部分的分析与选择手部的选择手臂结构的选择机座结构的选择.执行机构的工作原理.执行机构简图第三章驱动系统的分析与选择.驱动系统的分析与选择.机械手驱动系统的控制设计.气动元件选取及工作原理气源装置执行元件控制元件辅助元件真空发生器吸盘.气动回路的工作原理第四章控制系统的分析设计.控制系统的组成结构.控制系统的性能要求.传感器的选择位置检测装置滑觉传感器视觉传感器.控制系统的选型及控制原理控制系统设计的基本原则种类及型号选择点数分配外部接线图机械手控制原理.程序设计总体程序框图初始化及报警程序手动控制程序自动控制程序第五章总结与展望参考文献致谢第章前言.研究的目的及意义机械手作为前沿的产品应自动化设备更新时的需要，可以大量代替单调往复或高精度需求的工作，在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。

它可以搬运货物分拣物品代替人的繁重劳动。

可以实现生产的机械化和自动化，能在高温腐蚀及有毒气体等环境下操作以保护人身安全，可以广泛应用于机械制造冶金电子轻工业和原子能等部门。

随着工业的高速发展，机械手作为前沿的产品应自动化设备更新时的需要，已经在工业生产中得到了广泛的应用。

它可以搬运货物分拣物品用以代替人的繁重及单调劳动，实现生产的机械化和自动化并能在高温腐蚀及有毒气体等有害环境下操作以保护人身安全，被广泛应用于机械制造冶金电子轻工业和原子能等部门。

可编程控制器是以中央处理器为核心，综合了计算机和自动控制等先进技术，具有可靠性高功能完善组合灵活编程简单功耗低等优点，已成为目前在机械手控制系统中使用最多的控制方式。

使用的自动控制系统具有体积小，可靠高，故障率低，动作精度高等优点。

适应工业需要，本课题试图开发对物料分拣机械手的控制，并借助必要的精密传感器，使其能够对不同颜色的物料按预先设定的程序进行分拣，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，广泛应用于柔性生产线。

采用控制，是种预先设定的程序进行物料分拣的自动化装置，可部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，并且在产品变化或临时需要对机械手进行新的分配任务时，可以允许方便的改动或重新设计其新部件，而对于位置改变时，只要重新编程，并能很快地投产，降低安装和转换工作的费用。

本设计主要完成机械手的硬件部分与软件部分设计。

主要包括执行系统驱动系统和控制系统的设计。

.机械手在国内外现状和发展趋势机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接喷漆上下料和搬运。

机械手延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险有害有毒低温和高热等恶劣环境中的工作代替人完成繁重单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。

目前主要应用于制造业中，特别是电器制造汽车制造塑料加工通用机械制造及金属加工等工业。

工业机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统，实现生产自动化。

随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。

目前，国际上的机械手公司主要分为日系和欧系。

日系中主要有安川松下不二越川崎等公司的产品。

欧系中主要有德国的瑞典的意大利的毗及奥地利的工公司。

我国机械手起步于世纪年代初期，经过多年发展，大致经历了个阶段年代萌芽期，年代的开发期和年代的应用化期。

在我国，机械手市场份额大部分被国外机械手企业占据着。

在国际强手面前，国内的机械手企业面临着相当大的竞争压力。

如今我国正从个“制造大国”向“制造强国”迈进，中国制造业面临着与国际接轨参与国际分工的巨大挑战，对我国工业自动化的提高迫在眉睫，政府务必会加大对机器人的资金投入和政策支持，将会给机械手产业发展注入新的动力。

随着机械手发展的深度和广度以及机器人智能水平的提高，机械手已在众多领域得到了应用。

从传统的汽车制造领域向非制造领域延伸。

如采矿机器人建筑业机器人以及水电系统用于维护维修的机器人等。

在国防军事医疗卫生食品加工生活服务等领域机械手的应用也越来越多。

在未来几年，传感技术，激光技术，工程网络技术将会被广泛应用在机械手工作领域，这些技术会使机械手的应用更为高效，高质，运行成本低。

据猜测，今后机器人将在医疗保健生物技术和产业教育救灾海洋开发机器维修交通运输和农业水产等领域得到应用。

.主要研究的内容随着机械手技术的飞速发展和机械手应用领域的不断深化，不仅要求其控制可靠性强使用灵活性高和操作灵活性好，还要其成本低可开发经济性强。

本论文主要研究物料分拣机械手以下几个方面的内容物料分拣机械手执行系统的分析与选择执行系统是由传动部件与机械构件组成，是机械手赖以实现各种运动的实体。

主要包括机身手臂末端执行器部分组成，其中每部分都可以具有若干的自由度。

执行系统的设计主要是对机械手的手部手臂和机座进行设计。

物料分拣机械手驱动系统的分析与选择驱动系统是向执行系统各部分提供动力的装置。

通过对液压气压电气三种驱动方式的比较，本设计选择气压驱动的方式。

内容包括气动元件的选择及其工作原理气动回路的设计和气动原理图的绘制。

物料分拣机械手控制系统的设计控制系统是机械手的指挥系统，它控制驱动系统，让执行系统按规定的要求和时序进行工作。

本机械手采用可编程控制器对机械手进行控制，主要包括对的型号选择传感器类型进行选择口的选择对控制系统原理图自动程序梯形图的绘制等内容。

.解决的关键问题解决机械手机械结构的设计问题，要求机械手结构简单经济具有定的代表性。

执行部件的运动精度的问题。

机械手的控制系统，包括控制系统的电路和控制程序，并解决工件和控制系统的协调问题。

元件的匹配规则和知识的获取及其表达形式。

传感器的类型选择。

第二章执行系统的分析与选择机器手的执行结构是机械手赖以实现各种运动的实体。

执行机构的布局类型直接影响到机械手的工作性能。

.执行机构坐标形式的选择机械手的基本型式较多，按手臂的坐标型式而言，主要有四种基本型式直角坐标式圆柱坐标式球坐标式和关节式。

下面就各型式机械手作简单的分析对比直角坐标式机械手直角坐标式机械手是适合于工作位置成行排列或与传送带配合使用的种机械手。

它的手臂可作伸缩左右和上下移动，按直角坐标形式三个方向的直线进行运动。

其工作范围可以是个直线运动两个直线运动或三个直线运动。

如在三个直线运动方向上个具有三个回转运动，即构成六个自由度。

直角坐标式机械手的优点产量大，节拍短，能满足高速的要求容易与生产线上的传送带和加工装配机械相配合适于装箱类多工序复杂的工作，定位容易变更定位精度高，载重发生变化是不回影响精度易于实行数控，可与开环或闭环数控机械配合使用。

缺点机械手的作业范围较小。

圆柱坐标式机械手圆柱坐标式机械手是应用最多的种型式，它适用于搬运和测量工件。

具有直观性好，结构简单，本体占用的空间较小，而动作范围较大等优点。

圆柱坐标式机械手的工作范围可分为个旋转运动，个直线运动，加个不在直线运动所在的平面内的旋转运动二个直线运动加个旋转运动。

圆柱坐标式机械手有五个基本动作手臂水平回转手臂伸缩手臂上下手臂回转动作手爪夹紧动作。

圆柱式机械手的特点是在垂直导柱上装有滑动套筒，手臂装在滑动套筒上，手臂可做上下直线运动和水平面内做圆弧状的左右摆动。

球坐标式机械手球坐标式机械手是种自由度较多，用途较广的机械手。

它的工作范围包括个旋转运动二个旋转运动二个旋转运动加个直线运动。

球坐标式机械手可实现八个动作手臂上下动作，即俯仰动作手臂左右动作，即回转动作手臂前后动作，即伸缩动作手腕上下弯曲手腕左右摆动手腕旋转运动手爪夹紧动作机械手的整体移动。

球坐标式机械手的特点是将手臂装在枢轴上，枢轴又装在叉形架上，能在垂直面内作圆弧状上下俯仰动作，它的臂可作伸缩，横向水平摆动，还可以上下摆动，工作范围和人的手类似。

它的特点能能自动选择最合理的动作路线。

所以工作效率高。

另外由于上下摆动，它的相对体积小，动作范围大。

关节式机械手关节式机械手是种适用于靠近机体操作传动型式。

它像人手样有肘关节，可以实现多个自由度，动作比较灵活，适于在狭窄的空间工作。

关节式机械手，早在四十年代就在原子能工业中得到应用，随后在开发海洋中应用，有定的发展前途。

关节式机械手有大臂和小臂的摆动，以及肘关节和肩关节的运动。

它还具有上肢结构，可实现近似于人手操作的机能。

为具有近似人手的操作机能，需要研制最合适的结构。

机械手型式的选择首先是从满足它的运动要求方面进行考虑，然后从机械手的复杂程度以及经济情况等方面来考虑。

本设计中的机械手主要动作为机械手手臂的左右移动，升降移动和机械手的整体旋转。

直角坐标式机械手虽然具备手臂的伸缩上下左右直线运动等动作，但是不具备机械手整体旋转动作，所以不考虑用直角坐标式机械手。

球坐标式机械手和关节式机械手对动作要求方面足够满足要求，但是它们的结构都比较复杂，有很多动作是不必要的，显得浪费和增加了制造的成本和难度。

圆柱坐标式机械手能满足手臂伸缩手臂上下手臂回转动等动作。

可以将手臂回转动作改换成机械手的整体转动就可以满足本设计中机械手的动作要求。

这样的修改并没有改变机械手的总体结构，只是进行了局部变动，使得整个系统经济实惠，所以确定用圆柱坐标式机械手。

.执行机构的组成工业机械手的执行系统主要以下机械部分组成手部是机械手直接握持工件或工具的部分。

臂部是机械手用来支持腕部与手部实现较大的运动范围的部件。

立柱支承手臂并带动它升降摆动和移动的机构。

机座是机械手用来支撑臂部，并安装驱动装置及其他装置的部分。

.执行机构各部分的分析与选择手部的选择手部形式的确定手部就是用来握持工件或工具的部分。

由于被握持的工件的形状尺寸重量材质及表面状态的不同，手部机构也是多种多样。

常用的手部结构按其握持原理可以分为

（图纸） A0-物料分拣机械手装配图.dwg

（图纸） A1-PLC外部接线图.dwg

（图纸） A1-步进梯形图.dwg

（图纸） A1-气动驱动原理图.dwg

（图纸） A1-状态转移图.dwg

（图纸） A2-吸盘.dwg

（图纸） A3-操作面板.dwg

（图纸） A3-初始化及警报程序.dwg

（图纸） A3-手动操作面板.dwg

（图纸） A3-手动程序.dwg

（图纸） A3-总程序结构框图.dwg

（其他） 开题报告.doc

（论文） 说明书.doc

（其他） 摘要及目录.doc