二课题来源及选题依据由于本人曾在上海凯虹半导体电子公司暑期实习，次在处理谋型号六自由度机械手臂故障后，让我感触很深。该型号机械手臂造价昂贵，功能强大，但在英寸单晶硅芯片的生产线上用作简单动作的转运机械手似乎有点大材小用，且运营维护成本也非常昂贵。为此，我设想研制套由控制的气动机械手完成相同的动作，从而降低生产成本。恰逢此次毕业设计，和指导老师交流后，得到了老师的大力支持，他认为此课题非常具有可行性，且适合本人作为毕业设计。本课题的任务是研制半导体芯片自动化生产线中用于搬运英寸芯片的气动机械手。该机械手要实现芯片的抓取释放搬运等动作，要求结构合理，动作准确迅速。三本设计论文或其他应达到的要求查阅资料，了解机械手的发展史和发展前景.查阅资料，了解气动机械手的发展史和发展前景根据生产需要完成气动机械手的结构设计完成气动机械手的气动系统设计完成气动机械手电气自动控制系统的设计根据设计要求，绘制气动原理图套，程序图套，编辑程序，完成毕业设计说明书份，要求万五千字以上。查阅资料和参考文献，翻译有关气动方面的外文资料要求翻译万字以上。四接受任务学生机械班姓名徐方舟五开始及完成日期自年月日至年月日六设计论文指导或顾问指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名年月日摘要本文设计了种用于半导体芯片自动化生产线中的搬运气动机械手。该机械手实现芯片的抓取释放以及搬运等个自由度的动作，结构合理，动作准确迅速，安全可靠性高。采用日本三菱公司的系列对机械手的上下左右回转以及芯片吸取运动进行自动化控制。利用可编程技术结合相应的硬件装置控制机械手完成搬运动作，来配合和实现生产上的要求。该气动机械手作为特定工位的搬运机械手，能够取代国外进口的的多功能通用机械手，节约设备成本和维护成本以上，在自动化生产国产化进程中具有积极的意义。本人在实习单位的工作中发现在自动化生产线中为了便于实现柔性制造，大部分机械手都是自由度通用机械手，它采用模块化安装，改变工位动作时只需改变相应程序即可。然而用通用机械手去执行特定简单工位的动作，是种生产资源的浪费。在当今社会追求高效，节约的大环境下，本人结合工作实际设计了款能满足特殊工位使用的机械手。关键词机械手气动控机械手的发展史气动机械手的发展史和发展前景.本课题应达到的要求机械手基本结构与控制任务.机械手的主要部件及运动.机械手的结构及技术参数列表气动机械手的结构气动机械手的技术参数列表机械手气动系统设计.气压传动的组成及工作原理气源装置及辅件气动控制元件气动执行元件.气压传动的优缺点.气动机械手的气缸的选用滑台气缸的选用旋转气缸的选用悬臂气缸的选用升降气缸的选用模块化真空发生器和真空吸盘的选用机械手电气系统设计.简介内部原理的工作原理机型的选择方法机械手选择及参数.系列基本指令运用机械手典型动作的程序设计.电气气动控制控制要求.输入输出点分配.机械手关键步骤程序结论与展望.结论.不足之处及未来展望致谢参考文献附录绪论.基于的气动机械手设计的意义随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算软硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，使机械手技术快速发展。用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。机械手是种模仿人手动作，并按设定程序轨迹和要求代替人手抓吸取搬运工件或工具或进行操作的自动化装置。在工业生产中得到广泛应用。其中气动机械手采用控制气路及气压回路驱动气缸实现要求的运动轨迹，在结构上，与其他类型的机械手相比，气动机械手具有结构简单，控制容易，其气动部件已系列化和组立化，便于设计与实现，且维护方便。由于气动机械手这些特点，气动机械手在生产过程自动化中的应用已日益广泛。气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境组件价格低廉维修方便和系统安全可靠等特点，已渗透到工业领域的各个部门，在工业发展中占有重要地位。气动技术经历了个漫长的发展过程，随着气动伺服技术走出实验室，气动技术及气动机械手迎来了崭新的春天。目前在世界上形成了以日本美国和欧盟气动技术气动机械手三足鼎立的局面。我国对气动技术和气动机械手的研究与应用都比较晚，但随着投入力度和研发力度的加大，我国自主研制的许多气动机械手已经在汽车等行业为国家的发展进步发挥着重要作用。随着微电子技术的迅速发展和机械加工工艺水平的提高及现代控制理论的应用，为研究高性能的气动机械手奠定了坚实的物质技术基础。由于气动机械手有结构简单易实现调速易实现过载保护易实现复杂的动作气源使用方便不污染环境动作灵活可靠工作安全可靠，适用于需要模拟人的重复动作场合以及恶劣的工作环境中等诸多独特的优点，因而在冲压加工注塑机床下料仪表电子汽车航空及自动化生产线中有着广阔的应用前景。本文设计了种基于控制的四自由度的气动机械手，用于半导体芯片自动化生产线中用于搬运英寸芯片的气动机械手，该气动机械手由气控真空发生器真空吸盘悬臂气缸旋转气缸底座滑台气缸等部分组成。运用可编程技术进行控制，对气动机械手完成生产物料运输搬运工作，实现自动化控制。该气动机械手能放置在各种不同的电子产业的生产线或物流流水线中，使芯片盘的搬运更快捷便利准确到位。.机械手的国内外的发展概况机械手的发展史，也被称为自动手能模仿人手和臂的些动作功能，用以按固定程序抓取搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造冶金电子轻工和原子能等部门。机械手主要由手部运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件或工具的部件，根据被抓持物件的形状尺寸重量材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动摆动移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降伸缩旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。般专用机械手有个自由度。机械手的种类，按驱动方式可分为液压式气动式电动式机械式机械手按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进步发展锻造设备的生产能力，改善热累等劳动条件。机械手首先是从美国开始研制的。年美国联合控制公司研制出第台机械手。它的结构是机体上安装个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成台数控示教再现型机械手。商名为即万能自动。运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转俯仰伸缩用液压驱动控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司,专门生产工业机械手。年美国机械制造公司也实验成功种叫机械手。该机械手的中央立柱可以回转升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。年美国公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制种型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差小于毫米。联邦德国机械制造业是从年开始应用机械手，主要用于起重运输焊接和设备的上下料等作业。联邦德国公司还生产种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。日本是工业机械手发展最快应用最多的国家。自年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究。前苏联自六十年代开始发展应用机械手，至年底，其中半是国产，半是进口。目前，工业机械手大部分还属于第代，主要依靠工人进行控制改进的方向主要是降低成本和提高精度。第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算控制系统，具有视觉触觉能力，甚至听想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，是机械手具有感觉机能。第三代机械手则能独立完成工作中过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐步发展成为柔性制造系统和柔性制造单元中的重要环。气动机械手的发展史和发展前景随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。近年来，气动技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。电气可编程控制技术与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠气动机械手柔性自动生产线的迅速发展，对气动技术提出了更多更高的要求微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展，现代控制理论的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高由于气动脉宽调制技术具有结构简单抗污染能力强和成本低廉等特点，国内外都在大力开发研究。从各国的行业统计资料来看，近多年来，气动行业发展很快。世纪年代，液压与气动元件的产值比约为，而多年后的今天，在工业技术发达的欧美日本等国家，该比例已达到，甚至接近。我国的气动行业起步较晚，但发展较快。从世纪年代中期开始，气动元件产值的年递增率达以上，高于中国机械工业产值平均年递增率。随着微电子技术技术计算机技术传感技术和现代控制技术的发展与应用，气动技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之。气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制自动控制的重要手段之。大约开始于年，发明能产生个大气压左右压力的空气压缩机。年，人们第次利用气缸做成气动刹车装置，将它成功地用到火车的制动上。世纪年代初，气动技术成功地应用于自动门的开闭及各种机械的辅助动作上。至年代初，大多数气压元件从液压元件改造或演变过来，体积很大。年代，开始构成工业控制系统，自成体系，不再与风动技术相提并论。在年代，由于气动技术与电子技术的结合应用，在自动化控制领域得到广泛的推广。年代进入气动集成化微型化的时代。年代至今，气动技术突破了传统的死区，经历着飞跃性的发展，人们克服了阀的物理尺寸局限，真空技术日趋完美，高精度模块化气动机械手问世，智能气动这概念产生，气动伺服定位技术使气缸高速下实现任意点自动定位，智能阀岛十分理想地解决了整个自动生产线的分散与集中控制问题。气动机械手作为机械手的种，它具有结构简单重量轻动作迅速平稳可靠节能和不污染环境等优点而被广泛应用。气动机械手强调模块化的形式，现代传输技术的气动机械手在控制方面采用了先进的阀岛技术可重复编程等，气动伺服系统实现任意位置上的精确定位，在执行机构上全部采用模块化的拼装结构。年代初，由布鲁塞尔皇家军事学院•教授领导的综合技术部开发研制的电子气动机器人“阿基里斯”六脚勘探员，是气动技术控制技术和传感技术完美结合产生的“六足动物”。个脚中的每个脚都有个自由度，个直线气缸把脚提起放下，个摆动马达控制脚伸展退回运动，另个摆动马达则负责围绕脚的轴心做旋转之用。由汉诺威大学材料科学研究院设计的气动攀墙机器人，它集遥感技术和真空技术于体，成功地解决了垂直攀缘等视为危险工作的操作问题。电子气动机器人，能与人亲切地握手，它的头部腰部手能与人类样弯曲运动，并且有良好