（终稿）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（全套完整有CAD）

回转型手指开闭角较小，结构简单，制造容易，应用广泛。

移动型应用较少，其结构比较复杂庞大，当移动型手指夹持直径变化的零件时不影响其轴心的位置，能适应不同直径的工件。

设计时注意的问题具有足够的握力即夹紧力在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。

二手指间应具有定的开闭角两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。

手指的开闭角应保证工件能顺利进入或脱开，若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。

对于移动型手指只有开闭幅度的要求。

三保证工件准确定位为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。

例如圆柱形工件采用带形面的手指，以便自动定心。

四具有足够的强度和刚度手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简单紧凑，自重轻，并使手部的中心在手腕的回转轴线上，以使手腕的扭转力矩最小为佳。

五考虑被抓取对象的要求根据机械手的工作需要，通过比较，我们采用的机械手的手部结构是支点两指回转型，由于工件多为圆柱形，故手指形状设计成型。

.升降缸的尺寸设计与校核和伸缩缸的选择气缸的分类普通气缸的结构组成见图。

主要由前盖后盖活塞活塞杆缸筒其他些零件组成。

图普通气缸的结构组成组合防尘圈前端盖轴用密封圈活塞杆缸筒活塞孔用密封圈缓冲调节阀后端盖气缸的种类很多。

般按压缩空气作用在活塞面上的方向结构特征和安装方式来分类。

气缸的类型单作用气缸柱塞式气缸压缩空气只能使柱塞向个方向运动借助外力或重力复位活塞式气缸压缩空气只能使活塞向个方向运动借助外力或重力复位或借助弹簧力复位用于行程较小场合薄膜它具有三个转动关节，可绕铅垂轴转动和绕两个平行于水平面的轴转动。

具有结构紧凑，所占空间体积少，相对工作空间大等特点，用于复杂设备当中。

由于本机械手在上下料时手臂具有升降收缩及回转运动，在操作机中主动关节的数目应等于操作机的自由度，因此，采用圆柱座标型式，相应的机械手具有三个自由。

.机械手的驱动方案设计由于气压传动系统的动作迅速，反应灵敏，阻力损失和泄漏较小，成本低廉因此本机械手采用气压传动方式。

本系统采用南通大学的电子气动控制系统实验台实现对机械手的控制。

.机械手的控制方案设计考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器对机械手进行控制。

当机械手的动作流程改变时，只需改变程序即可实现，非常方便快捷。

本机械手采用了西门子的进行编程控制。

.机械手的手部结构方案确定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，使用夹持式手部当工件是板料时，使用气流负压式吸盘。

本文设计的是抓握直径为的零件。

.机械手的手臂结构方案设计按照抓取工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩左右回转和升降运动。

手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。

手臂的各种运动由气缸来实现。

手臂的伸缩升降运动由伸缩气缸来实现，回转由回转气缸实现。

.机械手的主要参数.机械手的最大抓重是其规格的主参数，由于是采用气动方式驱动，因此考虑抓取的物体不应该太重，查阅相关机械手的设计参数，结合工业生产的实际情况，本设计设计要求抓取的工件质量为.。

.基本参数运动速度是机械手主要的基本参数。

操作节拍对机械手速度提出了要求，设计速度过低限制了它的使用范围。

而影响机械手动作快慢的主要因素是手臂伸缩及回转的速度。

气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。

能源可储存。

压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。

工作环境适应性好。

在易燃易爆多尘埃强磁强辐射振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及控制性能。

成本低廉。

由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。

传统观点认为由于气体具有可压缩性，因此，在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难尤其在高速情况下，似乎更难想象。

此外气源工作压力较低，抓举力较小。

虽然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受，而且对于不太复杂的机械手，用气动元件组成的控制系统己被接受，但由于气动机器人这体系己经取得的系列重要进展过去介绍得不够，因此在工业自动化领域里，对气动机械手气动机器人的实用性和前景存在不少疑虑。

由“可编程序控制器传感器气动元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方面发展与电子技术相结合的自适应控制气动元件，使气动技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制”省配线的复合集成系统，不仅减少配线配管和元件，而且拆装简单，大大提高了系统的可靠性。

而今，电磁阀的线圈功率越来越小，而的输出功率在增大，由直接控制线圈变得越来越可能。

气动机械手气动控制越来越离不开，而阀岛技术的发展，又使在气动机械手气动控制中变得更加得心应手。

课题的主要任务进行气动机械手的总体研究，并进行整体运动方式设计对气动机械手气路了解，进行关键部件的研究，完成气动阀座零件图。

本课题采用的是南通大学电子气动控制系统实验台，设计气动机械升降臂回转臂部分结构，进行关键部件的设计计算完成气动机械手升降臂结构装配图气动机械手回转臂结构装配图。

设计的气动机械手伸缩行程，升降行程，旋转度抓握零件直径，最大重量.。

若欲控制的点数多，则必然增加电气控制系统的复杂性。

目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。

连续轨迹控制连续轨迹控制的运动轨迹为空间的任意连续曲线，其特点是设定点为无限的，整个移动过程处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，并且使用范围广，但电气控制系统复杂。

这类工业机械手般采用小型计算机进行控制。

.与触摸屏概述通常称为可编程逻辑控制器，是种以微处理器为基础，综合了现代计算机技术自动控制技术和通信技术发展起来的种通用的工业自动控制装置，由于它拥有体积小功能强程序设计简单维护方便等优点，特别是它适应恶劣工业环境的能力和它的高可靠性，使它的应用越来越广泛，已经被称为现代工业的三大支柱即机器人和之。

人机界面是在操作人员和机器设备之间作双向沟通的桥梁，用户可以自由的组合文字按钮图形数字等来处理或监控管理及应付随时可能变化信息的多功能显示屏幕。

随着机械设备的飞速发展，以往的操作界面需由熟练的操作员才能操作，而且操作困难，无法提高工作效率。

但是使用人机界面能够明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变的简单生动，并且可以减少操作上的失误，即使是新手也可以很轻松的操作整个机器设备。

使用人机界面还可以使机器的配线标准化简单化，同时也能减少控制器所需的点数，降低生产的成本同时由于面板控制的小型化及高性能，相对的提高了整套设备的附加价值。

触摸屏作为种新型的人机界面，从出现就受到关注，它的简单易用，强大的功能及优异的稳定性使它非常适合用于工业环境，甚至可以用于日常生活之中，应用非常广泛，比如自动化停车设备自动洗车机天车升降控制生产线监控等，甚至可用于智能大厦管理会议室声光控制温度调整。

随着科技的飞速发展，越来越多的机器与现场操作都趋向于使用人机界面，控制器强大的功能及复杂的数据处理也呼唤种功能与之匹配而操作又简便的人机的出现，触摸屏的应运而生无疑是世纪自动化领域里的个巨大的革新。

.国内外发展状况国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势工业机器人性能不断提高高速度高精度高可靠性便于操作和维修，而单机价格不断下降。

机械结构向模块化可重构化发展。

例如关节模块中的伺服电机减速机检测系统三位体化由关节模块连杆模块用重组方式构造机器臂部可沿三个直角坐标移动圆柱坐标型的臂部可作升降回转和伸缩动作球坐标型的臂部能回转俯仰和伸缩关节型的臂部有多个转动关节。

工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。

点位型只控制执行机构由点到另点的准确定位，适用于机床上下料点焊和般搬运装卸等作业连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。

工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。

编程输入型是以穿孔卡穿孔带或磁带等信息载体，输入已编好的程序。

示教输入型的示教方法有两种种是由操作者用手动控制器示教操纵盒，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演遍另种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演遍。

在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。

示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。

具有触觉力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作如具有识别功能或更进步增加自适应自学习功能，即成为智能型工业机器人。

它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复杂的工作。

.机械手的组成及分类机械手的分类机械手主要由执行机构驱动系统控制系统以及位置检测装置等所组成。

如下示意图.图机械手示意图机械手的分类工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统的分类标准，在此暂按使用范围驱动方式和控制系统等进行分类。

按用途分机械手可分为专用机械手和通用机械手两种专用机械手专用机械手是附属于主机的具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。

专用机械手具有动作少工作对象单结构简单使用可靠和造价低等特点，适用于大批量的自动化生产的自动换刀机械手，如自动机床自动线的上下料机械手等。

通用机械手通用机械手是种具有独立控制系统的程序可变的动作灵活多样的机械手。

格性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。

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。