慧鱼模型工业机械手设计

慧鱼模型工业机械手设计
慧鱼模型工业机械手设计

摘要

慧鱼创意组合模型主要有组合包、培训模型、工业模型三大系列,涵盖了机械、电子、控制、气动、汽车技术、能源技术和机器人技术等领域和高新学科,利用工业标准的基本构件(机械元件/电气元件/气动元件),辅以传感器、控制器、执行器和软件的配合,运用设计构思和实验分析,可以实现任何技术过程的还原,更可以实现工业生产和大型机械设备操作的模拟,从而为实验教学、科研创新和生产流水线可行性论证提供了可能,世界知名的德国西门子、德国宝马、美国IBM等一大批著名公司都采用慧鱼模型来论证生产流水线。

Abstract

Fischer creative combination model mainly include the combination packages, training mode , industrial model three series, covers the mechanical, pneumatic, automotive, electronics, control technology, energy technology and robot technology, and high and new disciplines, using industrial standard of the basic building blocks (mechanical components/electrical components, pneumatic components), supplemented by sensor, controller, actuator and software, using design and experimental analysis, can implement any reduction of technology process, more can realize industrial production and the simulation of large mechanical equipment operation for feasibility experiment teaching, scientific research and innovation and production lines provides a possible, world famous Germany Siemens, Germany's BMW, the United States a large number of famous companies such as IBM model is used to demonstrate the production assembly line.

目录

摘要 ......................................................................................................................................................... I 1 绪论 (1)

1.1慧鱼创意模型实验介绍 (1)

1.2机械手的组成和分类 (4)

1.2.1 机械手的组成 (4)

1.2.2 机械手的分类 (7)

1.3机器人领域的未来发展趋势 (8)

1.4课题的提出及主要任务 (9)

1.4.1 课题的提出 (9)

1.4.2 课题的主要任务 (10)

2 机械手的设计方案 (11)

2.1工作原理 (11)

2.1主要机构构件的介绍 (12)

2.2.ROBOP RO的介绍 (14)

2.3如何编程 (15)

3组装过程 (23)

6 结论 (26)

致谢 (28)

1 绪论

1.1 慧鱼创意模型实验介绍

1964年,慧鱼创意教学组合模型(fischertechnik)诞生于德国,是由德国发明家Arthur Fischer 博士在 1964 年从其专利“六面拼接体”的基础上发明的。它是技术含量很高的工程技术类智趣拼装模型,是展示科学原理和技术过程的理想教具,也是体现世界最先进教育理念的学具,为创新教育和创新实验提供了最佳的载体。

慧鱼创意组合模型的主要部件采用优质尼龙塑胶制造,尺寸精确,不易磨损,可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度;构件的工业燕尾槽专利设计使六面都可拼接,独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充。它由各种型号和规格的零件构成,类似于积木。零件的种类很多,几乎包括了机械课程和日常生活中的所有零件,如机械零件:连杆、凸轮、齿轮(普通齿轮、锥齿轮、斜齿轮、内啮合齿轮、外啮合齿轮等)、蜗轮、蜗杆、螺杆、铰链、带、链条、轴(直轴和曲轴)、联轴器、弹簧、减速器、齿轮箱、车轮等;电气零件:直流电机、灯泡、电磁气阀、行程开关、传感器(光敏、热敏、磁敏、触敏)、可调直流变压器、电脑接口板、PLC 接口板、红外线发射接收装置等;气动零件:储气罐、汽缸、活塞、气弯头、手动气阀、电磁气阀、气管等。

由这些零件的不同组合便可构造出各式各样的模型,这些模型主要可分为两大类:技术组和机器人组。技术组又包括传感器技术组、气动技术组、汽车技术组、太阳能技术组、万能组合包。机器人组又包括3D 机器人、计算机器人、实验机器人、工业机器人、移动机器人和气动机器人。

在慧鱼实验过程中,通过对各类模型的认识和组装,从而可以熟悉并掌握各类机械设备和自动化装置的常用结构和工作原理。在模型的组建中,学生将运用到机械加工、气动技术、电子电路和软件编程等知识,从而加深了对这些相关课程的理解。另外通过慧鱼模型的搭建和组装也培养了学生的实际动手的能力、解决实际问题的能力和创新设计的能力慧鱼机器人基本构件以及功能

机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置,既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上说它也是机器的进化过程产物,它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各,也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

机械手是模仿着人手的部分动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。因此,在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用[1]。

经过二十世纪九十年代的迅猛发展,机器人的适应性更强了,被应用于多种行业。80年代以来,国际机器人以平均25%到30%的年增长率发展。这是由于工业自动健正向着“柔性生产”方向发展,以适应多品种、中小批量生产或混流生产的需要。其次,一是在企业生产成本中,社会福利的完善使得工资所占比重越来越大,二是由于生活水平的提高,人们对工作环境的要求越开越高,人们都只愿意在安全愉悦的环境中工作;三是机器人可以确保产品质量的一致性、均匀性和稳定性。

到了80年代末,各国把发展的目标调整到以多传感器为基础的计算机辅助遥控节省原材料和能源,从而大大增强了产品的国际竞争力。控加上局部自主功能,以此作为发展非结构环境下工作的机器人技术方向。一千多年年以来,全球的机械人人数量稳定的增在,保持一种持续的高昂的发展势头。到2000年,服役的机{宝勺有100万台机器人技术仍维持较好的发展势头,日新月异地跨入21世纪.

我国机器人技术大约起步于20世纪70年代,1975年日本川崎重工在北北展Unimatc - 2000型机器人,引发研制机器人的热潮。

总而言之,21世纪工业机器人的智能化程度将会更高。工业机器人给我们带来许许多多的便捷,同时对产品各方面性能的得到了很大的提高,同时生产率得到了质的飞跃,同时也降低了许多危险事故发生的概率,从长远角度来看,降低了生产成本。

像一些对人体可能造成重大伤害的领域如压铸车间还有核工业等,以及在一些特殊作业场合或则极限作业场合如深海探测,火山喷发探险以及空间探索等我们难以企及的,这些全部只能靠机器人来帮我们完成。还有在一些自动化产业方面以及搬运材料机器人,还有在成品在线检测以及喷绘喷涂方面。

总而言之,工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作,自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。对于产品结构复杂,且生产批量比较大的,工业机器人将发挥它独一无二的能力。对产品的性能得到了质的提高,同时单位时间内加工合格产品的比率更高,最主要是人们的工作环境由于工业机器人的存在在本质上得到了提高。

机器人技术是尖端高新技术的结晶,反映了一个国家的综合能力,包括科研,军事,经济等等,他的普及率从侧面反应出一个国家的电子工业的兴衰以及综合国力的兴旺。

早期的时候由于技术等原因,由于他的专用性太强,只能进行某一类或则某一种的生产活动,随后随着科学技术发展水平的提高,机械手的通用性以及适应性得到了很大提高,也因此机械手的用途被更多人得到更对人认可,并且很多国家把它放在重点科研项目里面。

1.1.2 机器人的主要特点

机器人的主要特点体现在它的通用性和适应性等方面。

1.通用性

机器人的通用性是即它完成控制系统发出的指令时完成任务的实际能力;通用性也意味在结构上允许机器人以不同的方式执行任务。大多数一般机器人都具有不同程度的通用性,包括控制系统的灵活性以及机械手的机动性。有时候增加自由度在一定程度上能提高通用性,但同时必须考末端执行器的结构和能力,以及能否适应不同的作业工具等因素。

2.适应性

机器人的适应性是指具有对陌生复杂的环境具有自我调节能力,也就是在遇到突发事件时,机器人机械能够尽快解决。它需要机器人具有很高的智能化,同时具备各种感官以及思考判断分辨的能力,在生产生活当中,适应性是指所编好的程序模式和运动速度能够适应工件尺寸和位置以及工作场地的变化。

1.2 机械手的组成和分类

1.2.1 机械手的组成

传递装置,末端执行部件以及控制和驱动装置共同组成了机械手。他们的关系如图所示

图1.1机械手的组成方框图

(一)执行机构

包括传递装置,驱动装置,以及控制系统还有末端操作器。

1、手部

它是机械手的一个独立的执行部件。由于工业机器人的手部通常是专用的装置,一种手抓往往只能夹取一种量上相近的工件,只能执行一种作业任务。

即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同,可分为夹持式和吸附式手部。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件,常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单,制造容易构件,故应用较广泛平移型应用较少,其原因是结构比较复杂,但平移型手指夹持圆形零件时,工件直径变化不影响其轴心的位置,因此适宜夹持直径变化范围大的工件。

手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夹式和内撑式;指

数有双指式、多指式和双手双指式等。

而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母多,式弹簧式和重力式等。

附式手部主要由吸盘等构成,它是靠吸附力(如吸盘内形成负压或产生电吸磁力)吸附物件,相应的吸附式手部有负压吸盘和电磁盘两类。

对于轻小片状零件、光滑薄板材料等,通常用负压吸盘吸料。造成负压的方式有气流负压式和真空泵式。

对于导磁性的环类和带孔的盘类零件,以及有网孔状的板料等,通常用电磁吸盘吸料。电磁吸盘的吸力由直流电磁铁和交流电磁铁产生。

用负压吸盘和电磁吸盘吸料,其吸盘的形状、数量、吸附力大小,根据被吸附的物件形状、尺寸和重量大小而定。

此外,根据特殊需要,手部还有勺式(如浇铸机械手的浇包部分)、托式(如冷齿轮机床上下料机械手的手部)等型式。

根据用途可分分为:手爪和工具。

1.手爪具有一定的通用性,主要用来抓住工件,握持工件和释放工件;

2.作为工具时,如喷绘枪和焊具。

按照机械原理可以分为:机械钳爪式和吸附式两大类。

同时,机械钳爪式可以分为:

(1).齿轮齿条移动式手爪,

(2).重力式钳爪,

(3).平行连杆式钳爪,

(4).拔杆杠杆式钳爪,

(5).自动调整时钳爪,

(6).特殊形式手指。

2、手腕

起到连接手部和手臂的作用,主要起支撑作用。

机器人一般要有要有6个自由度才能使末端操作器达到目标位置和处于期望

的状态。

3、手臂

臂部有大臂小臂或则多臂组成, 一般有2-3个自由度,即伸缩回转,俯仰或则升降。同时再设计臂部的时候要考虑到臂部要有足够的承载能力和刚度,刚度小,影响手臂工作时运动的稳定性更严重的导致变形,导致臂部的承受载荷大小都发生变化,运动速度和定位精度也不行;运动平稳性要好,精度要高,它是机械手的重要指标;重量和转动惯量要小,为了提高运动运动速度,尽量减小臂部的重量,同时还要注意偏重力矩,也就是让臂部的重心与立柱的重心尽量靠近;导向性要好,一面手臂在直线运动过程中发生相对运动。

手臂运动分类如下:

手臂在进行伸缩或升降移动时,为了使手臂在直线运动过程中不致发生相对运动,以保证手部运动方向的正确性。所以这就需要导向装置,同时在设计导向装置时要考虑到实际载荷的大小,手臂长度行程以及手臂安装方式的影响。

同时常用减小或则消除偏重力矩的方法有:尽可能减少臂部重量,还有就是尽量使臂部的重心和立柱的重心重合,再有就是配重的方法。

4、立柱

立柱是支承手臂的部件,立柱也可以是手臂的一部分,手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。

5、机座

机械手的各执行机构部件和驱动系统都安装在机座上,主要起支撑和连接的作用。

(二)驱动机构

手臂运动

基本运动

复合运动 直线运动与回转运动的组合(即螺旋运动)

两直线运动的组合(即平面运动)

回转运动:如水平回转、左右摆动运动

直线运动:如伸缩、升降、横移运动

两回转运动的组合(即空间曲面运动)。

驱动机构用于把驱动原件的运动传递到机器人的各末端操作器,一般的常用的液压驱动,气压驱动和电气驱动。

(三)控制系统

控制系统也就给使机械手发出各种指令,让其能够再找要求完成各种任务的装置。目前工业机械手的控制系统多半由电气定位系统和程序控制系统构成。它使机械手按规定的程序运动,并同时机械手接受的指令信息被存储起来,同时按其控制系统的按照接收的信息对各末端操作器发出指令,还可对机械手的动作进行监视,当未按照预定轨迹工作或出现错误时就会发出报警。

(四)位置检测装置

位置检测装置由一个线铙电阻和一个滑动触电组成。当被检测量的位置发生变化时,滑动触电也随之移动,从而改变了接入点路电阻值的大小,从而改变电压,来更清楚的反应位置的变化。

1.2.2 机械手的分类

按驱动方式可以分为几类机械手

1、液压传动机械手:

其主要特点是:液压驱动的机械手能够获得更大的抓举力,然后他自身所占空间为小,可以获得更大的推力和转矩;同时用油作为介质,它具有自我润滑和防锈性能。但是油的粘度受温度影响,从而工作性能不稳定;采用电液伺服驱动系统,要求严格的滤油装置,成本高,但是他可以实现连续轨迹控制,并且使机械手的通用性扩大。

2、气压传动机械手:

与液压机械手相比同体积时功率较小,速度不易控制因此精度不是蛮高。其主要特点是:空气粘度校,更容易达到高速度;不必其他的动力设备,同时对环境没污染,安全性能高,多用在易燃易爆等危险场所。同时空气的气动软件工作压力相对低些,因此材料要求低些,自然成本也相对便宜;由于空气具有压缩性,所以启动机械手还具有过载保护功能。

3、机械传动机械手:

即动力由机械传动机构提供的机械手。其运动精度高,动作频率大,但其体积大,而且动作单一。主要用于上、下料。

4、电力传动机械手:

因为不需要其他的转换环节,所以这种机械手结构没有其他机械手那样的复杂,尽管这类机械手目前在市场还没得到推广,我相信以后有很大发展空间,今后会慢慢被人们认可和接受。

1.3 机器人领域的未来发展趋势

1.应用的广泛性和发展的迅速性

1)在工业领域得更广泛的应用,应用领域在不断大种类日趋增多。

2)像什么机器人舞蹈等,机器人不再是仅用于工业生产,他还人们的生活增添了乐趣。

3)它成了每个国家重点研究的高兴技术产业,目前有几百个国家不遗余力的在对其系统进行改性,让其产品更具竞争力。

2.技术纵向上的发展特征

1)目前它的系统在不断地改进和完善,是它更人性化了。

2)追求与人类环境的完美融人性,目标是“融人人生活,和人类一起协同工作,完成一些人类从事和无法从事的工,以更大的灵活性给人类社会创造更多的财富价。

2.机器人技术的应用前景

在以后的发展过程中,由于科学技术的发展,机器人将变得越来越智能化。

在经济发展的地区,他甚至成为了许多家庭不可或缺的一部分,它给人们带来的便捷不是三言两语就能说清楚的。。

随着计算机技术以及人工智能化等技术的飞快法阵,机械手的更方面参数性能有了显著性提高,例如他们的感官就是最典型的例子,科学家们开始考虑如何能够赋予他们更多的感觉,以及自我判断思考,使其更加的智能化。

目前,在日本和欧美等发达国家的一些企业和工厂中,工业机械手已经被广泛地用在代替工人完成各类简单和复杂的工作。这些工业机械手基本上是限定在特定的环境中完成单一的操作。对于一些在繁杂、危险、恶劣、极限或一般的环境下需要人手才能完成的复杂作业而言,例如捏、夹、推、拉、插、按、剪、切、敲、打等,普通的工业机械手则显得无能为力。由于和人手一样带有多个手指和手掌及分

布触觉机能的多指灵巧机械手具有极强的功能和很高的通用性,它完全可以代替或者帮助人类在各种场合下灵巧的完成各种复杂的作业。例如,机械制造,化工生产,核电维修,军事战备,医疗手术,抢先救灾,科学考察,家务劳动等。因此,个发达国家的工厂正迫切希望研制出高性能的通用型多指灵巧手来完车后上述作业。

3.机器人开始在军事中发挥越来越重要的作用

1)由于机器人越来智能化,更多感官效果,他开始被作为军工项目重点发展了,像扫雷机器人还是无人驾驶飞机等等其实都是用的智能人。

2)在不久的将来战争将不再靠血肉之躯了,而是集合各种尖端科技与一身的机器人了。

1.4 课题的提出及主要任务

1.4.1 课题的提出

进过时间的考验,现在人们越来越感觉到机器人对我们的生产生活的重要性了。单位时间内加工次品的率越来越低了,同时我们上班的时候可以更加轻松了,只需控制好操作面板,也就是机器人的控制系统。与此同时,生产出来的产品品质更加完美,这样可以显著节省成本开支。鉴于其起着很大的作用,因此它被列入很多国家的高新技术产业。同时,机器人是一门综合了机电子、电子计算机及仿生人工智能、等诸多专业的新兴学科,在许多领域得到了越来越广泛的重视,同时与机器人机械手等相关的课程被许多大学引入,并被作为重点学科,经过严格的考核,这样对推广机器人知识以及今后机器人产业化进程无疑会起到至关重要的作用器人为了满足高校的教学实验需求我们本着成本低功能全操作简单的原则自行研制了一套机器人实验教学装置。

下面介绍下液压传功机械手在长期的研究中普遍存在的下几个问题:

(1)由于液压传动存在许多能量损失(摩擦损失、泄露损失等):同时容易发生易泄漏事故,这样不仅会产生污染,限制了他的使用范围,更严重可能引起火灾,而端操作器的运动平稳性及正确性也会受到影响。

(2)环境温度对他的影响也很大。由于其黏度会由于温度的变化而发生变化,这样会影响他的运动性能。

(3)不安全性由于油和空气混合容易产生爆炸。

(4)为了避免泄露产生的一些列问题,如污染环境还有爆炸事故等,所以液压传动对其各部件的密封性能要求相当高,也就是对其各部件的加工工艺要求高,自然成本也高了。

通过对液压机械手缺点的分析与改进,我们可以发现气压机械手的一些特性满足条件,下面来介绍下气动机械手的几个优点:

(1)由于压缩空气的粘度小,所以他的反应更迅速,更容易达到高速。

(2)气压驱动时不需要额外的动力源,直接利用工厂的空气压缩机就可以,而且介质无污染,安全环保。同时气动驱动对环境要求低,这样他的适应性相对较强,可以在一些恶劣的环境中长时间工作。

(3)气动元件的工作压力较低,这样加工零件的工艺要求,也就相对较低,故可以节省成本。

(4)由于介质是气体的,其具有可可压缩性。

由于空气作为介质,人们普遍觉得启动的定位精度不是很准确,同时它的抓举力相对于液压较小。尽管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,并且相对简单的机械手,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一体系己经取得的成果,没有做过多讲解,因此在工业自动化领域里,对气动机械手的实用性和前景存在不少疑虑[6]。

对于机械传动的机械手,其其运动精度高,而且传动有力,目前被大家广泛的认可。

1.4.2 课题的主要任务

本课题将要完成的主要任务如下:

(1)设计出一个通用性更强的机械手,使其有更好的适应性。

(2)选取机械手的座标型式和自由度。

(3)尤其手臂,手腕,手指等都要经过详细的计算过程。为了使和谐手的通用性更强,手部在设计的时候可以设计可更换的接头,这样的机械手的通用性会更强

2 机械手的设计方案

2.1工作原理

通过电机1带动蜗杆传动,然后然后蜗杆带动机械手的旋转运动,再由另一个电机2带动蜗杆转动让手臂做垂直运动,再由另一个电机3通过导杆控制钳爪的左右运动,再由另一个电机4控制钳爪的闭合。

典型的摇臂式自动取料机械手,其运动由X,Y两个相互垂直方向的直线运动与一个摆动运动组合而成摇臂式自动取料机械手一般为小型机械手。这种机械手的运动过程如下: (1)当执行下降取料命令后,机械手抓取装置沿Z轴方向垂直下降,抓取动作可以通过吸盘、气动手指和杠杆机构等完成; (2)抓取工件的机械手沿Z轴反方向运行到原点; (3)机械手绕Z轴旋转一定角度为下一次运动做准备, (4)机械手沿X轴方向将镀件运行到释放点上方,再通过Z轴的下降运动将镀件释放到指定地点; (5)机械手沿上述轨迹反方向运动到原点,开始下一个循环。根据控制要求,旋转运动和X轴方向的直线运动可以同时进行。

此次机械手的工作流程如图1

图1

同时这次机械手的工作原理图:

电机1带动蜗杆转动,进而带动齿轮转动,从而带动手臂的旋转。电机2带动齿轮转动,进而带动手臂的上下运动。

电机3带动钳爪的左右移动。

电机4控制钳爪的闭合。

2.1 主要机构构件的介绍

1.齿轮轴以及齿轮

如图所示慧鱼模型中常见的几种齿轮

2.蜗杆,涡轮

很多外啮合的齿轮在慧鱼模型中可以当着涡轮来使用。

3.六面拼接体

通过小方块和六面体相连接,同时在慧鱼模型中还有很多不规则的契型体,分别为7.5度,15度,30度,60度。

4.连杆和导轨

很多型号不同的金属杆在慧鱼模型中用作连杆和导轨

5.齿轮箱,万向节

万向节和塑料传动轴配合以传递扭矩。齿轮箱和电机相连用于减速。

2.2.ROBOPro的介绍

接口板测试

数字量输入 I1-I8

I1—I8 是接口板的数字量输入。这里可以接各种传感器。数字量输入只有两种状态0和1,或者Y和N。开关(迷你按键开关),光电传感器或者干簧管(磁性传感)可以作为数字量输入来连接。

你可以将一个迷你传感器(货号37783)接到接口板上,比如I1,来检查这些端口的功能(用开关上的触点1 和 3 )。一按下开关,I1的的显示接出现一个检查标志。如果你连了开关的另一种方式(触点1 和 2),当你按下开关的时候检查标志就消失了。

马达输出 M1—M4

M1 – M4是接口板的输出。这里可以连接所谓的执行器,可以是马达、电磁铁或者灯。这四路马达输出可以改变方向和8级调速。速度可以用滑块控制,旁边也有数字作为速度显示。如果你要测试输出,可以将一个马达接到输出端,比如M1 灯输出 O1—O8

每个马达输出也可以用作一对单个的输出。这些输出不仅可以用作灯的控制,也可以用作单向马达的控制(比如传送带马达)。如果你要测试其中一个输出,可以将一个灯接到输出,比如O1。可以将灯的另一个接到接口板的接地插孔 ( )。

模拟量输入 AX–AY

模拟量输入 AX 和 AY测量所连接传感器的阻抗。这里可以连接用来测温的 NTC 电阻,电位计,光敏电阻或者光敏晶体管。

模拟量输入 A1–A2

这两个可以测量0–10V电压输入。

距离传感器 D1–D2

只有特殊的距离传感器可以接到距离传感器输入端D1和D2。数字信号和模拟信号对D1和D2都有效。

扩展板 EM1–EM3

这里可以连接扩展接口板 (ROBO 接口板最多可以接三块货号为93294的I/O扩展板,但智能接口板最多只能接一块货号为16554的扩展板)。可以用点击窗口上部标签的方法在不同的扩展接口板之间切换。

2.3 如何编程

1.新程序的创建:

在软件的工具栏中我们可以找到NEW这个选项,点击它即可。如图所示

2程序的开始

程序流程都是由“开始”模块来开头,当一个程序由多个流程组成时,

那么每个流程都要从“开始模块开始。

3.程序的结束

用于程序的结束,但一个程序也可能无限循环。

4.数质量的判断

在模块上点击鼠标右键即弹出如图所示的属性窗口,在这个串口可以对模块进行定义。

通过数质量输入这个栏目选择要查询的接口板输入。

通过接口板或则扩展板这个栏目来选择当前程序是由接口板还是扩展板来控制。通过类型一栏来选择连接到输入端的传感器图示。微动开关是常用的数字量输入形式,但是也经常用光电传感器和干弹簧。

通过I/O分支交换栏来实现两端口位置的互换。

5.模拟量的判断

通过模拟量输入一栏来查询接口板的输入。所有模拟量都返回输入一个0-1023的值。

通过条件一栏可以选择一个比较算式,比如小于大于并输入比较值,比较值应该在0-1023之间。

6.延时

用延时模块可以使流程执行延时一个你所设定的持续时间可以延时1毫秒到500毫秒,延时越长,精度越低。

7.马达输出

用该模板可以改变接口板两端的输出M1到M4中的一个状态,接口板的输出可以是马达,灯泡或者电磁铁。

8.输入等待

等待直到接口板的输入变为特定状态,或其状态由某个特定方式改变。

通过等待一栏来选择信号的类型或者等待信号的状态。

通过类型一栏来选择连接到输入端的传感器图示,微动开关是最常用的数字量输入形式。但也经常用光电传感器和干弹簧。

9.脉冲计数器

许多慧鱼模型都用到了脉冲齿轮,这些齿轮没转一圈碰触传感器四次,使用这些脉冲齿轮可以使马达运行精确定义的函数。而不是一段定义的时间。

由脉冲计数器模板来等待一个用户自定义的脉冲数。

通过脉冲类型一栏所需要计数的脉冲类型。如选择0-1,模块一直等待输入的状态从打开变为闭合,跳变的次数可以在脉冲数量中定义。

“慧鱼模型”三自由度机械手

湖北理工学院毕业设计(论文) “慧鱼模型”三自由度机械手 设 计 小 册 学院:机电工程学院 班级:机械设计与制造 指导老师: 姓名:学号:201030120130 湖北理工学院毕业设计(论文) 一、概述 ............................................................ 1 1.1机电一体化技术 ................................................... 1 1.1.1机电一体化技术的定义和内容 (1) 1.1.2机电一体化系统组成 (1) 1.2. 慧鱼机器人 ..................................................... 2 1.2.1慧鱼创意教学组合模型简介 (2) 二、机器人的组成 .....................................................

2.1组成构件 ......................................................... 3 2.2慧鱼机器人分析 ................................................... 6 2.2.1机器人机构组成 (6) 2.2.2主要成分构成及功能 (7) 2.3. 机器人的工作空间形式 ............................................ 9 2.4机器人的机械运动形态和变换控制 .................................. 11 2.5机器人的位移、速度、方向的控制方法 (13) 湖北理工学院毕业设计(论文) 一、概述 1.1机电一体化技术 1.1.1机电一体化技术的定义和内容 机电一体化技术综合应用了机械技术、计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术,接口技术及系统总体技术等群体技术,从系统的观点出发,根据系统功能目标和优化组织结构目标,以智能、动力、结构、运动和感知等组成要素为基础,对各组成要素及相互之间的信息处理、接口耦合、运动传递、物质运动、能量变换机理进行研究,使得整个系统有机结合与综合集成,并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下,形成物质和能量的有规则 运动,在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 1.1.2机电一体化系统组成 1.机械本体机械本体包括机架、机械连接、机械传动等,它是机电一体化的基础,起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。 2.检测传感部分检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路,其作用就是检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化,并将信息传递给电子控制单元,电子控制单元根据检查到的信息向执行器发出相应的控制。 3.电子控制单元电子控制单元是机电一体化系统的核心,负责将来自各传感器的检测信号和外部输入命令进行集中、存储、计算、分析,根据信息处理结果,按照一定的程度和节奏发出相应的指令,控制整个系统有目的地进行。 4.执行器执行器的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。执行器是运动部件,通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方式。 5.动力源动力源是机电一体化产品能量供应部分,是按照系统控制要求向机械系统提供能量和动力使系统正常运行。提供能量的方式包括电能、气能和液压

物料分拣机械手自动化控制系统设计

物料分拣机械手自动化控制系统设计 摘要 机械手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,能在有害环境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PLC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PLC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。最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。 关键词:机械手;可编程控制器;自动化控制;物料分拣

目录 第一章前言 (1) 1.1研究的目的及意义 (1) 1.2主要研究的内容 (1) 第二章控制系统的组成结构和性能要求 (2) 2.1控制系统的组成结构 (2) 2.2控制系统的性能要求 (2) 第三章传感器的选择 (4) 第四章控制系统PLC的选型及控制原理 (6) 4.1 PLC控制系统设计的基本原则 (6) 4.2 PLC种类及型号选择 (10) 4.3 I/O点数分配 (10) 4.4 PLC外部接线图 (11) 4.5机械手控制原理 (12) 第五章 PLC程序设计 (14) 5.1总体程序框图 (14) 5.2初始化及报警程序 (15) 5.3手动控制程序 (16) 5.4自动控制程序 (16) 第六章总结与展望 (19) 参考文献 (20) 谢辞 (21)

工业机械手设计说明书-参考模板

第一章引言 1.1 工业机械手概述 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作,自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平,可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。因此,在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强,仅为某台机床的上下料装置,是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序,适应性较强,所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。 液压传动机械手是以压缩液体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,液压动作迅速,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,抓重一般在30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。 液压技术有以下优点: (1)体积小、重量轻,因此惯性力较小,当突然过载或停车时,不会发生大的冲击; (2)能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度,并可实现无极调速; (3)换向容易,在不改变电机旋转方向的情况下,可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换; (4)液压泵和液压马达之间用油管连接,在空间布置上彼此不受严格限制; (5)由于采用油液为工作介质,元件相对运动表面间能自行润滑,磨损小,使用寿命长;(6)操纵控制简便,自动化程度高; (7)容易实现过载保护。

工业机械手毕业设计--论文

摘要 随着微电子技术、传感器技术、控制技术和机械制造工艺水平的飞速发展,机器人的应用领域逐步从汽车拓展到其它领域。在各种类型的机器人中,模拟人体手臂而构成的关节型机器人,具有结构紧凑、所占空间小、运动空间大等优点,是应用最为广泛的机器人之一。尤其由柔性关节组成的柔性仿生机器人在服务机器人及康复机器人领域中的应用和需求越来越突出。 本文将设计一台四自由度的工业机器人,用于给冲压设备运送物料。首先,本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构,然后选择合适的传动方式、驱动方式,搭建机器人的结构平台;在此基础上,本文将设计该机器人的控制系统,包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计,重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性,最终实现的目标包括:关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。 关键词:机器人,示教编程,伺服,制动

ABSTRACT With the development of microelectronic technology, sensor technology, the rapid development of control technology and machinery manufacturing technology level, the application of robots gradually expanded from cars to other fields. In all types of robots, the articulated robot arm simulation human form, has the advantages of compact structure, small occupied space, large moving space, is one of the most widely used robots. Especially flexible biomimetic robot composed of flexible joint in the field of service robot and rehabilitation robot application and demand more and more prominent. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake

PLC机械手操作控制系统

摘要 在现代工业中 , 生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等。已经随处可见。同时,现代生产中,存在着各种各样的生产环境,如高温、放射性、有 毒气体、有害气体场合以及水下作业等,这写恶劣的生产环境不利于人工进行操作。工 业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术,是现代控制理论与工业生产自动 化实践相结合的产物。并以为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械 手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和身效益的有效手段之一。尤 其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合,应用得更为广泛。在我国, 近几年来也有较快的发展,并取得一定的效果,受到机械工业和铁路工业部门的重视。 机械手是在自动化生产过程中发展起来的一种新装置。广泛应用于工业生产和其他领域。PLC已在工业生产过程中得到广泛应用,应用 PLC控制机械手能实现各种规定工序动作,对生产过程有着十分重要的意义。论文以介绍 PLC在机械手搬运控制中的应用,设计了一套可行的机械手控制系统,并给出了详细的 PLC程序。设计完成的机械手可以在空间抓放、搬运物体等,动作灵活多样。 整个搬运机构能完成四个自由度动作,手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪紧松。关键词:可编程控制器 ,PLC, 机械手操作控制系统 .

目录 第一章概述 (1) 1.1 PLC 控制系统 (1) 1.1.1PLC 的产生 (1) 1.1.2PLC 的特点及应用 (2) 1.2选题背景 (3) 1.2.1机械手简介 (3) 第二章PLC 控制系统设计 (6) 2.1总体设计 (6) 2.1.1制定控制方案 (6) 2.1.2系统配置 (6) 2.1.3控制要求 (9) 2.1.4控制面板 (12) 2.1.5 外部接线图 (13) 2.2.2手动方式状态 (16) 2.2.3回原点状态转移图: (19) 2.2.4自动方式状态 (19) 第三章控制系统内部软组件 (21) 3.1 内部软组件的概述 (21) 3.1.1输入继电器 (21) 3.1.2输出继电器 (21) 3.1.3辅助继电器 (22) 3.1.4状态组件 (23) 3.1.5定时器 (23) 错误!未定义书签。致谢 ........................................................................................................... 参考文献 (24)

工业机器人课程设计

河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称:多功能机械手 专业:机电一体化技术 班级:机电124班 扣号: 姓名:流星 2014 年 10 月 1 日

目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展,各种电子产品和各种创新机械结构的出现,工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一

步提高,这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一,它不仅提高了劳动生产的效率,还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作,减轻人类劳动强度,可以说是一举两得。在机械行业中,机械手越来越广泛的得到应用,它可用于零部件的组装,加工工件的搬运、装卸,特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前,机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元,可以节省庞大的工件输送装置,结构紧凑,而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离,应用规模和产业化水平低,机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高,从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此,进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化,我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分,用pc编程实现对机械手的自动控制,利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动,对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势

(完整版)基于plc的机械手控制系统设计

前言 随着我国工业生产的飞跃发展,自动化程度的迅速提高,实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化,已愈来愈引起人们的重视。 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来,随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用,机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术,它更加促进了机械手的发展,使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。 机械手是模仿着人手的部分动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。机械手虽然目前还不如人手那样灵活,但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点,因此,机械手已受到许多部门的重视,并越来越广泛地得到了应用,生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率;可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。 本文将通过西门子PLC控制机械手,PLC是可编程控制器(Programmable Logic Controller)的简称,是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。随着电子技术和计算机技术的迅猛发展,PLC的功能也越来越强大,更多地具有计算机的功能。目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展。该系统利用西门子PLC,在步进电机驱动下,完成对机械手在搬运过程中的下降、夹紧、上升、右旋、下降、放松、上升、左旋等全过程自动化控制,并对非正常情况实行自动报警和自动保护,实现企业的机电一体化,提高企业的生产效率。

工业机器人课程设计--多功能机械手-精品

《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称:多功能机械手 专业:机电一体化技术 班级:机电124班 2014 年10 月1 日

目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15)

一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展,各种电子产品和各种创新机械结构的出现,工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一步提高,这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一,它不仅提高了劳动生产的效率,还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作,减轻人类劳动强度,可以说是一举两得。在机械行业中,机械手越来越广泛的得到应用,它可用于零部件的组装,加工工件的搬运、装卸,特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前,机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元,可以节省庞大的工件输送装置,结构紧凑,而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离,应用规模和产业化水平低,机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高,从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此,进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化,我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分,用pc编程实现对机械手的自动控制,

示教机械手控制系统设计

百度文库- 让每个人平等地提升自我 0前言 / 机械手的积极作用正日益为人们所认识,其一,它能部分地代替人的劳动并能达到 生产工艺的要求,遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因为,它能大大地 改善工人的劳动条件,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此,受到各先进单 位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的 场合,应用得更为广泛。在我国,近代几年来也有较快的发展,并取得一定的成果,受 到各工业部门的重视。在生产过程中,经常要对流水线上的产品进行分捡,本课题拟开 发物料搬运机械手,采用的德 结束语 目录 0前言 0 1 课程设计的任务和要求 ...................................................................... 1 课程设计的任务 ............................................................................ 1 课程设计的基本要求 (3) 2总体设计 (3) PLC 的选型 端子分配图 3 PLC 程序设计 设计思想... 顺序功能图 4程序调试说明 参考文献

国西门子S7-200系列PLC对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。我们利用可编 程技术,结合相应的硬件装置,控制机械手完成各种动作。 机电传动以及控制系统总是随着社会生产的发展而发展的。单就机电而言,它的发展大体上经历了成组拖动,单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。所谓成组拖动,就是一台电动机拖动一根天轴,再由天轴通过皮带轮和皮带分别拖动各生产机械,这种生产方式效率低,劳动条件差,一旦电动机放生故障,将造成成组机械的停车;所谓但电动机的拖动,就是用一台电动机拖动一台生产机械,它虽然较成组拖动前进了一步,但当一台生产机械的运动部件较多时,机械传动机构复杂;多电动机拖动,即是一台生产机械的每一个运功部件分别由一台电动机拖动,这种拖动的方式不仅大大的简化了生产 机械的传动机构,而且控制灵活,为生产机械的自动化提供了有利的条件。 、1课程设计的任务和要求 课程设计的任务 1)示教机械手控制系统设计 2)示教机械手系统示意图如下图所示

机械手毕业论文.

毕业设计论文题目:气动机械手的设计 设计人: 指导教师: 所属院系: 专业班级: 2014年11月10日

第1章前言 1.1工业机械手概述 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作,自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置,既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上说它也是机器的进化过程产物,它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各,也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。因此,在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强,仅为某台机床的上下料装置,是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。由于通用机械手能很

工业机械手控制系统设计与调试

项目4 工业机械手控制系统设计与调试 机械手示意图如下: 一、机械手控制要求 : 在工业自动化生产中,无论单片机还是组合机床,以及自动化生产流水线,都要用到机械手完成工件的取放。 现有一个机械手,它的任务是将A上的工件搬运到B上,其工作顺序是:下降——加紧工件——上升——右移——下降——松开工件——上升——左移回原位。系统由液压驱动,机械手的上升、下降、左移、右移都用双线圈三位电磁阀气动缸完成。当某个电磁阀通电时,就保持相对应的动作,即使线圈再断电仍然保持,直到相反方向的线圈通电,相应的动作才结束。例如:当下降电磁阀通电时,机械手下降;下降电磁阀断电时,机械手停止下降;只有当上升电磁阀通电时,机械手才上升。机械手的加紧和放松采用单向阀控制,通电时加紧,断电时放松。设备上装有上、下、左、右、加紧、放松六个限位开关,控制对应工作的结束。

二、机械手工作过程: 机械手的动作和检测元件、执行元件的布置图如下所示: 机械手的初始位置停在原点,按下启动按钮后,机械手将完成一系列动作:从原点开始,按下启动按钮时,下降电磁阀通电,机械手下降。下降到底时,碰到下限位开关,下降电磁阀断电,机械手下降停止;同时接通夹紧电磁阀,机械手夹紧。夹紧后,上升电磁阀通电,机械手上升。上升到顶时,碰到上限位开关,上升电磁阀断电,上升停止;同时接通右移电磁阀,机械手右移。右移到位时,碰到右限位开关,右移电磁阀断电,机械手右移停止。若此时工作台上无工件,则光电开关接通,下降电磁阀通电,机械手下降。于是又开始下降—放松—再上升—左移,回到原点。至此机械手经过8步动作完成了一个周期。 上诉过程中,机械手的下降、上升、右移、左移等动作的转换,是由相应的限位开关来控制的,而夹紧、放松动作的转换是由时间来控制的。 光电开关的作用是为了保证机械手右移到位后,必须在右工作台上无工件时才能下降,若上次搬运到右工作台上的工件尚未移走,机械手应自动暂停等待。 当按下启动按钮,机械手从原点开始,按工序自动反复连续共组,直到按下停止按钮,机械手在完成最后一个周期的工作后,返回原点自动停机。

慧鱼机器人制作过程

慧鱼制作说明书 注:因为本组缺少控制器等总要部件,所以采用单片机控制。 一:慧鱼构件 C51单片机、机械爪(含9g舵机)、L298n电机驱动、超声波传感器、红外光传感器等。二:工作原理 智能搬运小车以c51单片机核心,通过8v电池组对L298N直流电机驱动模块供电驱动电机的正反转来达到小车转弯、前进,利用红外光线传感器检测道路上的黑线并沿着黑线前进、超声波传感器检测障碍物小车停止前进、此时9g舵机控制爪子的张开抓住物体、闭合,然后继续前行,它们协调工作完成智能车搬运和探测小车所处环境的一些实时信息的功能。 三:机器人制作过程和感悟 我们参加了学校举办的机器人比赛慧鱼组。学校给我们提供了最基础的设备,慧鱼机器人的套装,但我们缺少控制模块和供电设备。我们的机器人套装提供的是探索机器人,这与学校的要求有巨大的差距,因此需要我们自己的改装。 指导老师将套装交予我们后,我们当即组织人员分工,对机器人进行拼装和制作,在拼装中我们发现慧鱼机器人的的材质较为优良,易于拼装,各个卡口都较为准确。我们根据套装所提供的图纸反复拼装拆卸,熟悉了各个部件的用途。机器人的底盘已熟悉掌握。但我们缺少核心部件,因此我们根据需求购买了51单片机开发套装、L298N驱动模块、电池盒和机械手等一些其他的必须部件。我们对买来的部件根据比赛的需求进行组装,对小车的核心部件进行安装和调试。同时又购进了小的单片机开发模块装载在小车上。在我们对小车进行调试时发现我们对于编程存在着较大的问题,由于我们大一没有接触到单片机开发,我们参加了电子协会的培训,使我们初步的掌握了一些单片机知识,但我们的c语言基础较差,而我们的小车需要识别路途和和物体,搬运等一系列动作,编程较为困难,以我们现在所掌握的知识不足以完成我们需要的程序,因此我们参考其他四驱车的程序进行改进,但中间存在着较大的难度。 通过慧鱼机器人的制作和安装我们认识到机器人是一种机电一体化技术,综合应用了机械技术、计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术、接口技术及系统总体技术等群体技术。我们想要制作机器人必须对这些知识有一定的了解和掌握,而我们对这些方面的了解和掌握较为薄弱,因此我们应当通过这次机器人大赛的机会增加对这些方面的了解和学习。

工业机械手设计指导书

工业机械手设计 一、毕业设计题目概述 机械手是模仿人的手部动作,按照给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置,它是机械化、自动化的重要手段。因此,获得了日益广泛的应用,特别在高温、高压、危险、易燃、易爆、放射性等恶劣环境,以及笨重、单调、频繁的操作中,它代替了人的工作,具有重要的意义。在机械加工中,冲压、铸、锻、焊、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输、国防工业等各方面,也已愈来愈引起人们的重视。 机械手一般由执行机构、驱动机构、控制机构以及位置检测装置等组成,驱动系统可采用液压传动、气动传动、电气传动和机械传动等形式,而多数采用电液机联合传动。 该机械手是将圆柱形零件从传送带上夹装到专用机床上,待加工完毕后再夹装回传送带的专用机械手(图1)。机械手总体设计分为夹持器、伸缩臂、升降臂和底座四大部件设计及二个系统:PC电控系统与液压控制系统设计。夹持器安装于伸缩臂上,伸缩臂安装在升降臂上,升降臂安装在底座上。连接方式均为法兰盘螺栓连接。 机械手工作过程如图2所示。 图2 机械手工作流程图 码垛机械手结构如图3所示。工作程序为:液压缸2伸出→四边形机构3下降→夹持器4夹紧工件5→液压缸2缩回→四边形机构3上升→底座1回转→(到达位置后)液压缸2伸出→四边形机构3下降→夹持器4放开工件5→液压缸2缩回→四边形机构3上升→底座1回转至原位。然后进行下一循环。 改变夹持器形状,可夹持不同工件或物体。 二、设计参数 (说明:工业机械手改换末端执行器和工作方式,可完成不同工件或物体的操作,基本结构、设计内容和控制程序大体相同。本设计题目共分四种:工件工序转换机械手;箱体类物体移位机械手;工件翻转机械手;装箱机械手。) 本设计工业机械手由四个部分组成:底座回转部分、机身升降部分、伸缩臂伸缩部分和末端执行器夹持部分。 主机总体参数:圆柱形零件的尺寸为直径80毫米,高为150毫米,机械手回转角度为90度,升降高度为500mm,伸缩长度为300mm。 三、设计方案及要求 (一)底座回转部分设计方案及要求 1、转动角度90度,单向运动时间2秒;定位准确,要有定位措施。 2、采用回转支承机构,齿圈固定,液压马达行星齿轮传动或电机驱动。 3、与大臂和地基采用法兰联接。 (二)机身升降部分设计方案和要求 1、升降臂起升高度:0—500mm,任意可调; 2、单向升降运动时间:0—3s; 3、可采用电机驱滚珠丝杠传动或液压传动齿轮倍程升降机构,共两种方案。 4、升降臂定位可靠、精确。 5、升降臂与旋转底座、伸缩臂为法兰连接; 6、结构设计时考虑伸缩臂工作时的整机平衡; (三)伸缩臂设计方案和要求 1、伸缩长度:300mm,伸缩臂固定在升降台上,随升降台做上下运动和旋转运动;伸缩臂

工业机械手控制系统设计与调试

工业机械手控制系统设计与调试

项目4 工业机械手控制系统设计与调试 机械手示意图如下: 一、机械手控制要求 : 在工业自动化生产中,无论单片机还是组合机床,以及自动化生产流水线,都要用到机械手完成工件的取放。 现有一个机械手,它的任务是将A上的工件搬运到B上,其工作顺序是:下降——加紧工件——上升——右移——下降——松开工件——上升——左移回原位。系统由液压驱动,机械手的上升、下降、左移、右移都用双线圈三位电磁阀气动缸完成。当某个电磁阀通电时,就保持相对应的动作,即使线圈再

断电依然保持,直到相反方向的线圈通电,相应的动作才结束。例如:当下降电磁阀通电时,机械手下降;下降电磁阀断电时,机械手停止下降;只有当上升电磁阀通电时,机械手才上升。机械手的加紧和放松采用单向阀控制,通电时加紧,断电时放松。设备上装有上、下、左、右、加紧、放松六个限位开关,控制对应工作的结束。 二、机械手工作过程: 机械手的动作和检测元件、执行元件的布置图如下所示:

机械手的初始位置停在原点,按下启动按钮后,机械手将完成一系列动作:从原点开始,按下启动按钮时,下降电磁阀通电,机械手下降。下降到底时,碰到下限位开关,下降电磁阀断电,机械手下降停止;同时接通夹紧电磁阀,机械手夹紧。夹紧后,上升电磁阀通电,机械手上升。上升到顶时,碰到上限位开关,上升电磁阀断电,上升停止;同时接通右移电磁阀,机械手右移。右移到位时,碰到右限位开关,右移电磁阀断电,机械手右移停止。若此时工作台上无工件,则光电开关接通,下降电磁阀通电,机械手下降。于是又开始下降—放松—再上升—左移,回到原点。至此机械手经过8步动作完成了一个周期。 上诉过程中,机械手的下降、上升、右移、左移等动作的转换,是由相应的限位开关来控制的,而夹紧、放松动作的转换是由时间来控制的。 光电开关的作用是为了保证机械手右移到位后,必须在右工作台上无工件时才能下降,若上次搬运到右工作台上的工件尚未移走,机械手应自动暂停等待。 当按下启动按钮,机械手从原点开始,按工序自动重复连续共组,直到按下停止按钮,机械手在完成最后一个周期的工作后,返回原点自动停机。

慧鱼创新培训教案

一、慧鱼产品的简介 1964年,慧鱼创意组合模型(fischertechnik)诞生于德国,是技术含量很高的工程技术类智趣拼装模型,慧鱼创意组合模型的主要部件采用优质尼龙塑胶制造,尺寸精确,不易磨损,可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度;构件的工业燕尾槽专利设计,使六面都可拼接,独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充。 慧鱼创意组合模型主要有组合包、培训模型、工业模型三大系列,涵盖了机械、电子、控制、气动、汽车技术、能源技术和机器人技术等领域和高新学科,利用工业标准的基本构件(机械元件/电气元件/气动元件),辅以传感器、控制器、执行器和软件的配合,运用设计构思和实验分析,可以实现任何技术过程的还原,更可以实现工业生产和大型机械设备操作的模拟,从而为实验教学、科研创新和生产流水线可行性论证提供了可能,世界知名的德国西门子、德国宝马、美国IBM等一大批著名公司都采用慧鱼模型来论证生产流水线。 这里所说的工业标准的基本构件,是指我们在机械原理和零件里所学的,构成机械结构的基本构件,比如:传动用的齿轮、涡轮涡杆、连接用的轴、把转动变成轴向移动的滚珠丝杠,以及连杆、齿轮齿条、联轴器等等。我们把这些基本原件用一定的次序组装起来,得到可以实现预定功能的机械产品。 所说的传感器,并不是象大家想象中的那些电子原器件产品,它指的是触点开关,可以是常开状态,也可以是常闭状态,当状态发生改变时,可以做为一个信号引入控制程序,以改变驱动电机的状态。 软件是慧鱼专用的软件,是一个非常易于掌握和使用的工具软件,把慧鱼现有的零件模块化,象做程序流程图一样,用带箭头的边线将不同一模块联接起来,就可以使所搭建的产品产生特定的动作。 比如:以三自由度机械手为例。 三自由度机械手的三个自由度分别指:沿Z轴的旋转、沿Z轴的直线移动和沿X轴的轴向直线移动,通过这三个动作,可以将机械手的末指手指移动到任意的空间位置,再通过手指的张开和闭合,实现对物料的抓取和搬运。

机械手设计汇总

第一章( 第二章绪论 课题研究的目的及意义 随着工业自动化程度的提高,工业现场的很多易燃、易爆等高危及重体力劳动场合必将由机器人所代替。这一方面可以减轻工人的劳动强度,另一方面可以大大提高劳动生产率。例如,目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中,往往冲压成型这一工序还需要人工上下料,既费时费力,又影响效率。为此,我们把上下料机械手作为我们研究的课题。 工业机械手是工业物流自动化中上网重要装置之一,是当今世界新技术革命的一个重要标志。工业机械手是典型的机电一体化产品。 工业机械手的产生和推广是社会生产和发展的需要,也是现代生产和科技发展的新技术产品。工业机械手已经在工业生产、资源开发、社会服务、排险救灾以及军事技术等方面发挥着愈来愈大的应用。 工业机械手的应用和推广已经并将获得极大的效益。例如在机械制造工业、汽车工业等生产中采用电焊、弧焊、喷漆等机械手,可以大大提高劳动生产率,保证产品质量,改善劳动条件。又如在微电子、医药等生产部门,采用机械手操作,可以消除人对产品的污染、确保产品质量。 机械手可以在有毒、噪音、高温、易燃、易爆等危险有害的环境中代替人长期稳定的工作,从根本上解决了操作者的安全保障问题。因而在这方面应用和推广机器人技术是十分迫切和必要的。 近代工业机械手的原型可以从本世纪40代算起。当时适应核技术的发展需要开发了处理放射性材料的主从机械手。50年代初美国提出了“通用重复操作机器人”的方案,59年研制出第一工业机械手原型。由于历史条件和技术水平关系,在60年代机械手发展较慢。进入70年代后,焊接、喷漆机械手相继在工业中应用和推广。随着计算机技术、控制技术、人工智能的发展、机械手技术得到迅速发展,出现了更为先进的可配视觉、触觉的机器人所应用的机械手。如美国Unimation公司PUMA系列工业机器人相关的机械手,即使由直流伺服驱动、关节式结构、多cpu微机控制、采用专用语言编程的技术先进的机械手。到了80、90年代机器人及相关的机械手开始在工业上普及应用。据统计1980年全世界约有两万台机器人在工业上应用,而到今年增长更快。今年已近开发出

机械手毕业设计开题报告

理工学院毕业设计(论文)开题报告 题目:铣床自动上下料点位控制机械手的设计 学生姓名:韩抟彬学号: 10L0551370 专业:机械设计制造及其自动化 指导教师:陈继荣 2014年3月31日

毕业设计开题报告 摘要; 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,工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作,工作方式一般采取示教再现的方式。 PLC是以现代微处理器技术为核心的控制器,作为一种通用的工业控制器,其可靠性高、抗干扰能力强;PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性,此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息;PLC采用光电隔离和滤波技术有效抑制外部干扰源对PLC的影响,此外PLC还可在强、通用性好;开发周期短,功耗小。本课题对现代工业的的发展具有很重要的意义。 1.课题研究的目的和意义 1.1本课题的意义 机械手又名工业机器人,是近代自动控制领域中出现的一项新技术,并已成为现代科技的一个重要组成部分。在机械行业中,机械手越来越广泛的得到应用,它可用于零部件的组装,加工工件的搬运、装卸,特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前,机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元,可以节省庞大的工件输送装置,结构紧凑,而且适应性很强。 机械手的积极作用正日益为人们所认识,其一,它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求,遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因此,它能大大地改善工人的劳动条件,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此,受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合,应用得更为广泛。在我国,近代几年来也有较快的发展,并取得一定的

基于PLC的工业机械手控制系统设计

基于PLC的工业机械手控制系统设计 摘要 机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。近年来随着工业自动化的发展机械手逐渐成为一门新兴学科,并得到了较快的发展。机械手广泛地应用与锻压、冲压、锻造、焊接、装配、搬运、喷漆、热处理等各个行业。特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中,机械手由于其显著的优点而受到特别重视。总之,机械手是提高劳动生产率,改善劳动条件,减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段。 本设计描述了基于PLC的机械手控制系统设计,重点介绍了机械手控制系统中的硬件选择方法,软件的设计过程,以及PLC控制装置的工作过程。 本设计实现了机械手在搬运装配线上,通过S7-200PLC控制机械手完成从A传送带搬运物件至B传送带中,然后进入下一个工作流程。机械手的上升/下降和左转/右转的执行,分别由双线圈二位电磁阀控制气缸的运动实现;夹紧/放松则是由单线圈的二位电磁阀控制气缸的运动来实现。 【关键词】机械手;PLC;电磁阀

Based on plc industrial manipulator control system design Abstract In the field of industrial automation manipulator is often met in a control object. In recent years, with the development of industrial automation manipulator gradually become a new subject, and with the rapid development. Manipulator widely application and forging, stamping, forging, welding, assembling, handling, spray paint, heat treatment, etc. Especially in heavy, high temperature, toxic and dangerous, radioactive, dust and so on bad work environment, manipulator because of its significant advantages by pay special attention to. In a word, the manipulator is to improve the labor productivity, improve working conditions, reduce labor intensity and realize industrial production automation is an important means. This design based on PLC describes the manipulator control system design, introduced the manipulator control system, the hardware selection method, the software design process, and the working process of the PLC control device. The design and implementation of the manipulator in the handling assembly line, manipulator controlled by the S7-200PLC complete conveyor belt carrying objects from A to B conveyor, and then go to the next workflow. The implementation of the up / down and left / right of the manipulator, respectively, to achieve control movement of the cylinder by a double coil solenoid valve; clamp / unclamp cylinder is controlled by a single coil solenoid valve movement. 【Key Words】Manipulator;PLC;solenoid valve

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