（定稿）气动机械手升降臂结构及面板操纵式点位示教部分控制软件设计（全套下载）㊣精品文档值得下载

本课题实现了机械手的再现过程，有利于教学研究和学生的课程设计。

结束语本文是在我尊敬的导师李启光副教授悉心指导下完成的。

导师严谨的治学态度和精益求精的工作作风使我受益匪浅。

在此，我首先向导师表示诚挚的感谢，并致以崇高的敬意!在课题的研究和开发阶段，得到了学院老师的大力支持和帮助，在此并向该机械手最大移动速度设计为。

最大回转速度设计为。

平均移动速度为。

平均回转速度为。

机械手动作时有启动停止过程的加减速度存在，用速度行程曲线来说明速度特性较为全面，因为平均速度与行程有关，故用平均速度表示速度的快慢更为符合速度特性。

除了运动速度以外，手臂设计的基本参数还有伸缩行程和工作半径。

大部分机械手设计成相当于人工坐着或站着且略有走动操作的空间。

过大的伸缩行程和工作半径，必然带来偏重力矩增大而刚性降低。

在这种情况下宜采用自动传送装置为好。

根据统计和比较，该机械手手臂的伸缩行程定为，最大工作半径约为。

手臂升降行程定为。

定位精度也是基本参数之。

该机械手的定位精度为。

.机械手的技术参数列表用途用于教学实验课程设计等内容研究。

二设计技术参数抓重自由度数个自由度座标型式圆柱座标最大工作半径手臂运动参数伸缩行程伸缩速度升降行程升降速度回转范围回转速度手指夹持范围棒料定位方式行程开关定位精度驱动方式气压传动控制方式点位程序控制采用图机械手的模型第三章手部结构的选择，手臂伸缩，升降回转气缸的设计与校核为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部如果有实际需要，还可以换成气压吸盘式结构。

.夹持式手部结构夹持式手部结构由手指或手爪和传力机构所组成。

其传力结构形式比较多，如滑槽杠杆式斜楔杠杆式齿轮齿条式弹簧杠杆式等。

手指的形状和分类夹持式是最常见的种，其中常用的有两指式多指式和双手双指式按手指夹持工件的部位又可分为内卡式或内涨式和外夹式两种按模仿人手手指的动作，手指可分为支点回转型，二支点回转型和移动型或称直进型，其中以二支点回转型为基本型式。

完成面板操纵式有动力点位示教部分控制软件设计与上位监控系统设计要求界面友好，本课题所用操作版面是软件操作版面，其版面可简约成如下示意图机械手的操作版面如图所示示教图操作版面机械手的控制系统的设计本机械手拟采用可编程序控制器对机械手进行控制，本课题将要选取型号为西门子，根据机械手的工作流程编制出示教程序，要求程序可读性好。

第二章机械手的设计方案对气动机械手的基本要求是能快速准确地拾放和搬运物件，这就要求它们具有高精度快速反应定的承载能力足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。

设计气动机械手的原则是充分分析作业对象工件的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统功能要求和环境条件明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取搬运时的受力特性尺寸和质量参数等，从而进步确定对机械手结构及运行控制的要求尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制.本次设计的机械手是通用气动上下料机械手，是种模拟大中型场合工作的机械搬运设备。

可以改变动作程序的自动搬运或操作设备，操作频繁的生产场合。

在发出指令协调各有关驱动器之间的运动的同时，还要完成编程示教再现以及其他环境状况传感器信息工艺要求外部相关设备之间的信息传递和协调工作，使各关节能按预定运动规律运动。

.机械手主要类型和自由度的选择手臂的机构基本上决定了操作机的工作空间范围，按机械手手臂运动的不同运动的坐标形式和形态来进行分类，其座标型式可分为直角座标式圆柱座标式球座标式和关节式。

直角坐标型具有三个移动关节，可使手部产生三个互相垂直的独立位移。

由于其运动方程可独立处理，且为线性的，具有定位精度高，控制简单等特点，但操作灵活性较差，运动速度低的特点。

圆柱坐标型具有两个移动关节和个转动关节，受部的坐标为。

这种操作机的优点是所占的空间尺寸较小，相对工作范围较大，结构简单，手部可获得较高的速度。

而缺点是手部外伸离中心轴愈远，其切向线位移分辨精度愈低。

通常用于搬运机器人。

球座标型具有两个转动关节和个移动关节，优点是结构紧凑，所占空间尺寸小，但目前应用较少。

关节型是模拟人的上肢而构成的。

人整机国外已有模块化装配机器人产品问市。

工业机器人控制系统向基于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。

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。

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。

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。

.课题研究内容课题的提出现在的机械手大多采用液压传动，液压传动存在以下几个缺点液压传动在工作过程中常有较多的能量损失摩擦损失泄露损失等液压传动易泄漏，不仅污染工作场地，限制其应用范围，可能引起失火事故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。

工作时受温度变化影响较大。

油温变化时，液体粘度变化，引起运动特性变化。

因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。

为了减少泄漏，液压元件的制造工艺水平要求较高，故价格较高且使用维护需要较高技术水平。

鉴于以上这些缺陷，本机械手拟采用气压传动，气动技术有以下优点介质提取和处理方便。

气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，般不需设置回收管道和容器介质清洁，管道不易堵存在介质变质及补充的问题.阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小般不卜浇塞仅为油路的千分之，空气便于集中供应和远距离输送。

外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。

动作迅速，反应灵敏。

气动系统般只需要即可建立起所需的压力和速度。

通用机械手的工作范围大定位精度高通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。

通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种简易型以“开关”式控制定位，只能是点位控制可以是点位的，也可以实现连续轨控制，伺服型具有伺服系统定位控制系统，般的伺服型通用机械手属于数控类型。

二按驱动方式分液压传动机械手液压传动机械手是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。

其主要特点是抓重可达几百公斤以上传动平稳结构紧凑动作灵敏。

但对密封装置要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温低温下工作。

若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。

气压传动机械手气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。

其主要特点是介质李源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。

但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重般在公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速轻载高温和粉尘大的环境中进行工作。

机械传动机械手机械传动机械手即由机械传动机构如凸轮连杆齿轮和齿条间歇机构等驱动的机械手。

它是种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的。

它的主要特点是运动准确可靠，用于工作主机的上下料。

动作频率大，但结构较大，动作程序不可变。

电力传动机械手电力传动机械手即有特殊结构的感应电动机直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。

其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方便。

此类机械手目前还不多，但有发展前途。

三按控制方式分点位控制点位控制的运动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点的位置，不能控制其运动轨迹。

气动，机械手，升降，结构，面板，操纵，动力，点位示教，部分，部份，控制，节制，软件设计，毕业设计，全套，图纸，下载北京信息科技大学毕业设计论文题目气动机械手升降臂结构设计，面板操纵式有动力点位示教部分控制软件设计学院机电工程学院专业机械设计制造及其自动化机电方向学生姓名指导老师督导老师摘要本文简要介绍了工业机器人的概念，机械手的组成和分类，气动技术的特点，控制的特点，触摸屏的特点及国内外的发展状况。

本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的技术参数。

同时，设计计算了机械手的升降臂和回转臂结构，设计了机械手的手部结构。

本文系统地研究了机械手的气动系统，对气压系统工作原理图的参数进行了了解，大大提高了绘图效率和图纸质量。

利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，对机械手的面板操纵式有动力点位示教部分控制软件进行了设计。

关键词工业机器人机械手气动可编程序控制器触摸屏示教克斯洛伐克小说家剧作家恰佩克在他写的科学幻想戏剧罗素姆万能机器人中第次使用了机器人词。

此后被欧洲各国语言所吸收而成为专门名词。

世纪年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用年，美国通用汽车公司用台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。

此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。

由于工业机器人具有定的通用性和适应性，能适应多品种中小批量的生产，年代起，常与数字控制机床结合在起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分。

工业机器人由主体驱动系统和控制系统三个基本部分组成。

主体即机座和执行机构，包括臂部腕部和手部，有的机器人还有行走机构。

大多数工业机器人有个运动自由度，其中腕部通常有个运动自由度驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作圆柱坐标型工业机器人示意图控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。