简易机械臂

简易机械臂
简易机械臂

基于四连杆机构的机械臂

摘要:运用Solidworks软件设计一种基于四连杆机构的新型平面机械臂,可以在二维平面内自由运动定位,对它进行了运动学分析。应用Solidworks软件中的运动仿真模块对它进行运动学仿真,得到了机械臂的运动轨迹和运动速度。通过对运动轨迹的分析可优化机械臂的最佳工作范围。

在现代工业生产中,通用型工业机器人主要

在现代工业生产中,通用型工业机器人的出现极大的降低了劳动强度,提高了生产效率,使得自动化生产有梦想变为现实。工业机器人主要分为两种,通用型机器人和非通用型机器人。通用型机器人主要就是指灵活机动的仿人机械手臂,现如今技术较为成熟的六自由度机械臂已经广泛应用于汽车,航空航天,钢铁,化工,精密制造等各个工业部门,作为机电一体化的最高成就之一,集机构驱动传感于一体,具有智能化模块化的显著特点。尤其是模块化的设计特点,使得它可以广泛应用于各行各业,易于设计,生产,维修,通用性能极佳。但机械臂机构复杂,编程控制不易,造价昂贵,更重要的是,在工件生产制造过程中,有时候工件的工步很简单,六自由度机械臂的自由度过于冗余,造成了浪费。比如送料机构只需要将工件从一个位置夹取送到加工位置即可,使用六自由度机械臂会大幅增加成本。而非通用型机器人虽然造价低廉,负载较大,但根据用途不同,其机械机构各不相同,设计与维护难度较大,无法实现模块化与通用化。已经渐渐被淘汰。

1 工作原理和结构设计

1.1 针对这种情况,本文根据四连杆机构设计一种新型的机械臂机构,原理如下图所示,

伺服电机安装在A点,作为驱动。角度传感器1,2各装在A,B点处,分别测量AB杆件与水平轴的夹角θ2和AB杆件与BD杆件的夹角β。末端E点处则根据需加工的元件的材料,形状和大小的不同安装不同的末端抓取器。此时四连杆机构相当于一个可伸缩的机械臂,AE 长即相当于机械臂的臂长r。r的大小由夹角β来决定。

由于所选的角度传感器具有伺服结构,可以充当制动器,首先A点处传感器1制动,通过伺服电机驱动四连杆机构转动,四连杆机构的形状发生改变,β改变,A点与E点的距离即臂长也随之改变,当四连杆机构转到夹角β所需的角度时,传感器2制动,四连杆机构固定,即确定机械臂臂长。在松开传感器1,在电机驱动下四连杆机构以A点为中心旋转运动,直至末端E点旋转到预定的位置。末端抓取器抓起工件,机构再通过调整夹角θ2和夹角β旋转到确定的加工位置。

该机械臂的三维图如下图

1.2关键部件选型与设计

1-伺服电机2-推力杆

3-轴4-支撑杆

5-轴6-执行杆

7-轴8-传感器

9-转动杆10-轴

11-传感器12-螺钉

选用安川伺服电机。

选用角度传感器为角度传感器WDS50-FA。双面轴承可选、伺服+螺丝固定安装。寿命长:1000万次,线性精度高: 0.2%,工作温度宽:-40——+120°C,材料的精心选择使传感器具有极低温漂。法兰安装。大小如下图

实物图如下

2 运动学分析 2.1正运动学分析 C

d

r

c D e E

α θ θ A b a β

B

(1)

如图,a,b,c,d ,e 是连杆的长,b 与e 的夹角为ɑ,则A 为原点,建立坐标系,经过考虑,建立极坐标最方便,则点E 点的运动轨迹就可表示为(r,θ),θ可以由电机驱动控制,r 则由a 与b 的夹角β控制。即r(β)。 显然从BDE ?中,

2

12

2

222)

cos 2(cos 2ααbe e b BE DE BD DE BD BE -+=??-+=

再求BD 与BE 的夹角σ,有

BE

b e BE b ?-+=

2cos 2

22σ,

带入BE ,则

2

1

)cos 2(cos cos 22αα

σbe e b e b -+-=

2

1

)cos 2(sin sin cos 2sin cos 2)cos 1(cos 2cos 2cos cos 2cos 2)cos (1sin cos 1sin 222

2222

22222222222

22

2

22αα

σα

αα

αα

αααα

ασσ

σbe e b e be e b e be e b e be e b be e b be e b be e b e b -+=∴-+=-+-=-++---+=

-+--=∴-=

从中ABE ?,

)cos(2222σβ+?-+=BE AB BE AB AE

)

cos()cos 2(2cos 221

2

2

2

2

2

2

σβαα+-+--++=be e b a be e b a AE 那么

21

2

1

2

12

1)cos 2()cos(cos )cos 2(sin sin cos cos cos )cos 2(sin sin )cos 2(cos cos sin sin cos cos )cos(22222222αβαβαβαβαβαα

βααβ

σ

βσβσβbe e b e b be e b e e b be e b e be e b e b -+--=-+--=-+--+-=-=+带入得

))

cos(cos (2cos 2)cos 2()

cos(cos )cos 2(2cos 2)

cos()cos 2(2cos 222222222222222222

1

2121

βαβααβαβαασβαα----++=-+---+--++=+-+--++=e b ab be e b a be e b e b be e b a be e b a be e b a be e b a AE 即

[

]

2

12

22))

cos(cos (2cos 2βαβα----++==e b ab be e b a AE

r

令M be e b a =-++αcos 2222

则[]

2

1))cos(cos (2βαβ---=e b ab M r

此时,若已知β的值即可求得r 的值。 又在ΔABE 中,AE 与AB 夹角为θ1,

r

be b a AE

AB BE AE AB )cos(cos 2cos 22

221βαβθ-+-=

??-+=

r

be b a ar )

cos(cos cos 21βαβθ-+-=

θ2为AB 与横轴所夹角,定义该角逆时针为正,顺时针为负。由传感器测定控制。 显然

21θθθ+=

则末端E 点坐标(r,θ)为

[]

2

1))cos(cos (2βαβ---=e b ab M r

22)

cos(cos cos θβαβθ+-+-=r

be b a ar

从上式可看出,只需由传感器测出β 和θ2 这两个角度的大小,即可求出末端E 点的坐标。

2.2逆运动学分析

机械臂运动学的逆问题即:已知机械臂的指尖末端坐标(r,θ),求此时机械臂的偏转角度β和θ2。 由上可知

[

]

2

1

2

22))

cos(cos (2cos 2βαβα----++=e b ab be e b a r

ab

r be e b a e b 2cos 2)cos(cos 2

222--++=

--αβαβ

Z ab

r be e b a =--++2cos 22

222α

Z e b =--)cos(cos βαβ

Z e e b =--βαβαsin sin cos )cos (

α

cos e b X -=

α

sin e Y =

即得出

22

)cos(Y X Z +=

+φβ

其中,22

cos Y X X

+=

φ

22

sin Y

X Y +=

φ

φβ-+=2

2

cos

Y

X Z ar

又有上式可知,

r

be b a ar )

cos(cos cos 21βαβθ-+-=

r

be b a ar )cos(cos cos

21

2βαβθθθθ-+--=-=

3运动仿真分析

由于采用运动仿真可以及早发现设计缺陷,优化设计结构以及减少设计的周期和费用,本文采用的Solidworks 软件中的Motion 模块可以对所设计的机械臂进行运动仿真,可以测出各机械结构部件在运动时是否存在干涉现象。除此之外,采用运动仿真还可以模拟出机械臂在工作时主要部件的运动轨迹曲线以及不同时刻的位置和速度。

在Solidworks 软件中画好装配好的机械臂模型,运用Motion 进行仿真时,首先要加载Motion 插件,加载完成后即可打开运动算例设置参数进行仿真了。本文中所设计的机械臂只需定义一个伺服电机的参数即可,根据机械臂的设计负载,电机转速设定为10r/min 。开始时间设定为0s ,结束时间为5s 。其余参数选择默认参数。

参数设置完成后,就可以开始进行机构运动仿真分析,这时机械臂模型会模拟实际的机械运动。仿真结束后还可以根据需要从不同的角度查看仿真结果,了解机械臂的动态特性。在运动回放的过程中还可以对工作时各部件的运动进行分析,检测有无干涉现象。以机械臂末端点为例,根据设定的伺服电机参数,运动仿真得到的运动轨迹,位移和速度如下图所示。

运动轨迹

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

时间 (se

-28-107线性位移x 分O

X 方向位移

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

时间 (se

-107-499线

性位移y 分

Y 方向位移

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

时间 (se

-25-97x 速

度1 (m m /s e

X 方向速度

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

时间 (se

-74 16107y 速度2 (m m /s e

Y 方向速度

由上图可知,机械臂末端执行器的运动轨迹与理论推导相符合,伺服结构的传感器未锁死时运动轨迹是不规则弧形,锁死传感器1则机械臂伸长或缩短运动,锁死传感器2 则机械臂转动。且可知末端点的速度在传感器锁死或放开的瞬间变化为突变,会对运动机构产生一定的冲击作用。考虑到执行器的质量较小,产生的冲击不会对运动造成严重影响。

4结论

为了降低成本,本文基于SolidWorks 设计一种新型机械臂。对该机械臂模型在仿真分析模块中对整体结构进行了运动仿真,可以有效地发现设计缺陷以及快速实现设备的运转和装配要求。通过构件运动仿真获得构件运转速度和加速度仿真数值优化四连杆机构的参数和伺服电机的参数,为机械臂最终的运转参数提供了参考数据。

参考文件:

[1] 赵罘 SolidWorks2013中文版CAD/CAE 实例精解[M].北京:清华大学出版社,2013 [2]张文增 陈强 孙振国 具有形状自适应的欠驱动拟人机器人手指[J]北京.机械工程学报,2004,40(10),166-168

通用机械臂设计说明书

题目: 通用机械臂机构设计

目录 1.绪论 (1) 1.1 选题背景 (1) 1.2 国内外研究现状和趋势 (1) 1.3机械臂的组成 (2) 1.4 设计目的 (3) 1.5研究内容 (4) 2.机械臂的总体设计方案 (4) 2.1 机械臂总体结构的类型 (4) 2.2机械臂主要部件及其运动 (5) 2.3驱动机构选择 (6) 2.4机械臂技术参数 (6) 3.机械臂手部计算 (7) 3.1手部设计基本要求 (7) 3.2典型手部结构 (7) 3.3机械臂手爪的设计计算 (7) 4.腕部的设计计算 (12) 4.1腕部设计基本要求 (12) 4.2腕部结构 (13) 4.3腕部的设计计算 (13) 5.臂部设计以及有关计算 (17) 5.1臂部设计的基本要求 (18) 5.2手臂的典型机构及其选择 (19) 6机座设计 (24) 结论 (24) 参考文献 (25)

1.绪论 1.1 选题背景 机械臂是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置,它是在机械化、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,它更加促进了机械臂的发展,使得机械臂能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械臂能代替人类完成危险、重复枯燥的工作,减轻人类劳动强度,提高劳动生产力。机械臂越来越广泛的得到了应用,在机械行业中它可用于零部件组装,加工工件的搬运、装卸,特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前,机械臂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。把机床设备和机械臂共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元,它适应于中、小批量生产,可以节省庞大的工件输送装置,结构紧凑,而且适应性很强。当工件变更时,柔性生产系统很容易改变,有利于企业不断更新适销对路的品种,提高产品质量,更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人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,机械臂的研究和开发直接影响到我国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,进行机械臂的研究设计是非常有意义的。 1.2 国内外研究现状和趋势 目前,在国内外各种机器人和机械臂的研究成为科研的热点,其研究的现状和大体趋势如下: A.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、检测系统三位一体化;由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机。 B.工业机器人控制系统向基于PC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。

机械手臂设计说明书_

成都航空职业技术学院 汽车工程系 设计说明书 设计题目: 汽车模拟装配线两关节机械手臂 组员姓名:赵治帅张良李杉李廷堃郑宁波 专业班级:机电一体化 10939 指导教师:申爱民 20011 年10 月30日

摘要 本文对模拟汽车装配线的工作原理和运动控制做了阐述,对如何防止故障时撞车和故障报警做出了系统说明,并深入研究了导轨的滑撬式传动和脱钩式等其他传动的优缺点;认真研究了步进电机伺服电机的原理,然后给出了具体的实现方法。现代汽车总装工艺自动化程度越来越高。汽车制造总装机械化生产包括整车装配线、车身输送线、储备线、升降机等。主要分为一次内饰装配线(车身打号、天窗、线束、ABS、顶棚、地毯、气囊帘、车门支撑板、车门玻璃、密封条、仪表盘、水箱等)、底盘线(油管、油箱、隔热板、动力总成、后悬、排气管、挡泥板、轮胎等)、二次内饰线(风窗玻璃、座椅、仪表板后端、电瓶、空滤器、备胎、后备箱备附件、雨刷、介质加注、车门调整、线路管路插接等)、整车完整性检查、整车测试线、路试跑到、调整雨淋线等。 但由于受资源和能力限制,我们的模拟生产线只取其中的一次内饰、底盘、二次内饰,加上上线和下线工位,一共是五个工位且都采用一个工位表示。主要目的是将说学过的机电一体化只是都用到,并实现部分功能。达到训练、学以致用,能力提高的目的。 关键词:汽车装配工艺结构原理

目录 摘要................................................................................................................................. 目录 ............................................................................................................................. 序言................................................................................................................................... 1总体结构方案说明: ....................................................................................................... 1.1 ........................................................................................................................... 1.1.1..................................................................................................................... 1.1. 2..................................................................................................................... 1.2 .............................................................................................................................. 1.3 ........................................................................................................................... 1.3.1..................................................................................................................... 1.3. 2..................................................................................................................... 1.3.3..................................................................................................................... 1.3.4..................................................................................................................... 2.系统主要功能及技术指标、原理图................................................................................

基于单片机的机械臂控制系统设计与制作

基于单片机的机械臂控制系统设计与制作 电子信息科学与技术专业 学号: 姓名: 班级:电科081 日期:2011.10.26

目录课程设计题目及要求 第一章绪论 1.1 设计题目及要求 1.2 设计内容 第二章硬件设计 2.1 硬件结构图 2.2 各模块工作原理及设计 2.2.1 控制模块 2.2.2 显示模块 2.2.3 按键模块 2.2.4 舵机模块 2.3 软件程序设计 第三章硬件制作以及程序的下载调试 3.1 电路板的制作 3.2 元器件的焊接 3.3 程序的下载与调试 第四章总结 4.1 课程设计体会 4.2 奇瑞参观感受

课程设计题目及要求 题目:基于单片机的机械臂控制系统设计与制作 实习内容: 1,完成基于单片机的机械臂控制系统原理图和PCB的绘制,在基本要求的基础上自己可以作一定的扩展; 2,利用热转印纸、三氯化铁腐蚀液等完成PCB板的制作; 3,完成相应电路的焊接和调试; 4,完成相应软件程序的编写; 5,完成软、硬件的联调; 6,交付实习报告。 实习要求: 1,两人一组,自由搭配,但要遵循能力强弱搭配、男女搭配、考研和不考研的搭配; 2,充分发挥主观能动性,遇到问题尽量自己解决,在基本要求基础上可自由发挥; 3,第一次制作电路,电路不可追求复杂; 4,注意安全!熨斗、烙铁。

第一章绪论 单片机自20世纪70年代问世以来,以其极高的性价比,受到人们的重视和关注,应用广泛,发展迅速。单片机集体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求低、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易等众多优点,以广泛用于工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面,无论在民间、商业、及军事领域单片机都发挥着十分重要的作用二十一世纪,随着机械化、自动化水平的不断提高,不仅减轻了劳动强度、提高生产率,而且把人类活动从危险、恶劣环境中替换出来。而其中机器人技术,显示出极大的优越性;在宇宙探索、海洋开发以及军事应用上具有重要的实用价值。大力发展机器人技术,一方面能让社会从劳动苦力型转换到福利休闲型,另一方面能极大的提高民众的幸福感。在新时期的世界各国,随着应用日益广泛,机器人技术将不断发展并走向成熟。 本次课程设以单片机作为控制器实现对机械手臂的简单控制。在单片机最小系统的基础上扩展按键接口和舵机接口以及LED显示器,构成最简单的机械臂控制系统。

机械手设计说明书doc

机械手设计说明书 篇一:机械手设计说明书 指导老师: 设计合作成员: 一、设计项目名称 机械手臂手指机构2 二、设计目的 本设计拟搬运宽度尺寸90~110mm、质量为5kg以内的六菱柱形钢质工件,手指机构带水平转盘。手指的动力驱动方式为液压传动。液压传动的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。 三、设计要求 (1)机械手为专用机械手,适用于夹六菱柱形钢质工件。 (2)选取机械手的座标型式和自由度。 (3)主要设计出机械手的手部机构。 (4)液压传动系统液压缸的选用 四、设计方案 4.1 机械手基本形式的选择 机械手的典型结构一般可分为:回转型(包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种)、移动型(移动型即两手指相对支座作往复运动)和平面平移型。本设计采用二指回转型手抓。 4.2 机械手的主要部件及运动 本机械手的部件有齿轮、齿条、连杆和液压缸等。主要

的运动有直动液压缸驱动齿条的平动、齿轮和齿条的啮合运动、连杆的转动和手抓的平行移动。 4.3 驱动方式的选择 本机械手的驱动方案采用液压机构驱动机械手,结构简单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便。 4.4 机械手的技术参数列表 用途:卸码垛机械手臂抓重:5kg 抓取的物体的几何形状:宽度为90~110mm六菱柱形钢质工件机械手自重:小于等于10kg 4.5 机械工作原理 机械手的夹工件的工作原理框图如图1所示。 图1. 机械手夹工件的工作原理框图 该机械手采用了液压驱动方式来实现其工作的要求,工作要求就是机械手能适应六菱柱形钢质工件不同面的夹持,故带有水平转盘手臂的回转运动。 传动机构采用齿条与齿轮啮合。本机械通过液压驱动传递动力推动齿条平动,齿条与齿轮啮合将液压缸传来的水平运动转化为齿轮连杆的回转运动。而齿条与齿轮啮合驱动四连杆转动,四连杆机构使夹板水平移动,完成对工件的夹紧松开。机械手的整体结构图如图2、图3所示。手爪部分特点如下表述: 1. 机械手手部由手爪(即夹板)和传力机构所构成。

机械臂设计毕设计说明书

目录 1 绪论 (1) 1.1前言 (1) 1.2课题的来源与背景 (1) 1.3研究的目的和意义 (2) 1.4林业集材机的概述 (3) 1.5国内外研究现状及发展趋势 (3) 1.5.1 国内发展动态及研究现状 (3) 1.5.2 国外发展动态及研究现状 (4) 1.6论文主要研究内容 (5) 2 机械臂设计理论 (7) 2.1机械臂的组成及分类 (7) 2.1.1 机械臂的组成 (7) 2.1.2 机械臂的分类 (7) 2.2机械臂的自由度及坐标形式 (8) 2.2.1 机械臂的自由度 (8) 2.2.2 机械臂的坐标形式 (8) 3 集材机机械臂的总体设计 (10) 3.1机械臂的设计参数 (10) 3.2机械臂的结构形式 (10) 3.3机械臂典型部件特点 (10) 3.4机械臂的工作范围 (11) 4 集材机工作装置的受力分析 (13) 4.1集材机机械臂的工况分析 (13) 4.2集材机机械臂的受力分析 (13) 4.2.1 空载时各级臂架所受的弯矩 (13) 4.2.2 抓举活立木时各级臂架所受弯矩 (14) 4.3机械臂连接处的受力分析 (15) 4.3.1 主臂铰接处分析 (15) 4.3.2 副臂铰接处分析 (15) 5 基于SOLIDWORKS集材机机械臂的造型 (17) 5.1参数化设计与S OLID W ORKS软件 (17) 5.1.1 参数化设计 (17)

5.1.2 SolidWorks软件介绍 (17) 5.2集材机机械臂零部件造型 (18) 5.2.1 旋转基座的造型 (18) 5.2.2 其它零部件的造型 (21) 5.3集材机机械臂的虚拟装配 (22) 6 集材机机械臂的有限元分析 (24) 6.1S OLID W ORKS有限元分析模块及理论基础 (24) 6.1.1 有限元法理论基础 (24) 6.1.2 SolidWorks的Simulation模块 (24) 6.2机械臂零部件的有限元分析 (25) 6.2.1 有限元分析过程 (25) 6.2.2 主臂的有限元分析结果 (26) 6.2.3 副臂的有限元分析结果 (28) 6.2.4 主臂结构优化 (29) 6.2.5 副臂结构优化 (31) 结论 (34) 致谢 (35) 参考文献 (36)

搬运机械手设计说明书

机械与装备工程学院 课程设计说明书(2016/2017学年第 1学期) 课程名称:机械设计课程设计 题目:搬运机械手的设计 专业班级:机械设计制造及其自动化学生姓名: 学号: 130200216 指导教师: 设计周数: 2周 设计成绩: 2016年 12月 31日

目录 第一章绪论 (1) 1.1 机械手的应用现状 (1) 1.2 机械手研究的目的、意义 (1) 1.3 设计时要解决的几个问题 (1) 第二章机械手总体方案的设计 (3) 2.1 机械手的系统工作原理及组成 (3) 2.2 机械手的基本结构及工作流程 (3) 第三章机械手的方案设计及其主要参数 (5) 3.1 坐标形式和自由度选择 (5) 3.2 执行机构 (5) 3.3 驱动系统 (6) 3.4 控制系统 (7) 第四章结构设计及优化 (8) 4.1手部夹紧气缸的设计 (8) 4.1.1手部夹紧气缸的设计 (8) 4.1.2 确定气缸直径 (9) 4.1.3 气缸作用力的计算及校核 (9) 4.1.4 缸筒壁厚的设计 (10) 4.1.5 气缸的基本组成部分及工作原理 (10) 4.2手臂结构优化设计 (10) 4.2.1问题描述 (10) 4.2.2设计分析 (10) 4.2.3建立数学模型 (12) 4.2.4优化计算 (13) 4.2.5优化结果分析 (16) 第五章 Adams运动仿真 (17) 总结与展望 (20)

摘要 机械手是近几十年发展起来一种高科技自动化生产设备,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,随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点,气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。 本设计中的搬运机械手的动作由气动缸驱动,气动缸由相应的电磁阀来控制,电磁阀由PLC控制。驱动执行元件完成,能十分方便的嵌入到各类工业生产线中。 本文中对机械手臂运用MATLAB算法进行优化设计,它使得优化过程变得非常简单、容易理解和掌握,从而避免编写各种复杂的运算程序,提高了设计效率。 用 ADAMS 软件建立虚拟样机进行仿真并优化参数,得出了机械手的运动过程的演示动画,发现设计结构能有机地结合在一起,工作平稳,并在指定的速度和负载等参数下得出了所需要的驱动力和结构参数等。虚拟样机代替物理样机对工程机械进行创新设计、测试和评估,可以降低设计成本,缩短开发周期,而且设计质量和效率都可以得到提高。 关键词:机械手,气动,优化设计,仿真

机械手电气设计说明书

(一)、基本情况介绍 机械手结构、动作与控制要求 机械手在专用机床及自动生产线上应用十分广泛,主要用于搬动或装卸零件的重复动作,以实现生产自动化。本设计中的机械手采用关节式结构。各动作由液压驱动,并右电磁阀控制。动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电气控制系统。 机械手的结构如图8-13所示,主要由手指1、手腕2、小臂3、和大臂5等几部分组成。料架6为旋转式,由料盘和棘轮机构组成。每转动一定角度(由工件数决定)以保证待加工零件4对准机械手。 机械手各动作与相应电磁阀动作关系如表8-4所示。 以镗孔专用机床加工零件的上料、下料为例,机械手的动作顺序是:由原始位置将以加工好的工件卸下,放回料架,等料架转过一定角后,再将未加工零件拿起,送到加工位置,等待镗孔加工结束,再将加工完毕工件放回料架,如此重复循环。 图8-13 机械手的外形及其与料架的配置 1-手部 2-手腕 3-小臂 4-工件 5-大臂 6料架 (二)、拖动情况介绍 具体动作顺序是: 原始位置(装好工件等待加工位置,其状态是大手臂竖立,小手臂伸出并处于水平位置,手腕很横移向右,手指松开)——手指夹紧(抓住卡盘上的工件)——松卡盘——手腕左移(从卡盘上卸下已加工好的工件)——小手臂上摆——大手臂下摆——手指松开(工件放回料架)——小手臂收缩——料架转位——小手臂伸出——手指夹紧(抓住未加工零件)——大手臂上摆(取送零件)——小手臂下摆——手腕右移(将工件装到机床的主轴卡盘中)——卡盘收紧——手指松开,等待加工。

(三)、设计要求 1)加工中上料、下料各动作采用自动循环。 2)各动作之间应有一定的延(由时间继电器调定)。 3)机械手各部分应能单独动作,以便于调整及维修。 4)油泵电机(采用)及各电磁阀运行状态应有指示。 5)应有必要的电气保护与联锁环节。 二、设计过程 (一)、总体方案选择说明 机械手的分类 工业机械手的种类很多,关于分类的问题,目前在国内尚无统一的分类标准,在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。 1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 它是附属于主机的、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、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点,适用于大附属,如自动机床、自动线的上、下料机械手和‘加工中心”批量的自动化生产的自动换刀机械手。 通用机械手 它是一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。通过调整可在不同场合使用,驱动系统和格性能范围内,其动作程序是可变的,控制系统是独立的。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“开一关”式控制定位,只能是点位控制:伺服型具有伺服系统定位控制系统,可以点位控制,也可以实现连续轨迹控制,一般的伺服型通用机械手属于数控类型。 2按驱动方式分 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:介质来源极为方便,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。

三自由度机械手臂设计说明书

SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY 课程设计说明书 三自由度机械手臂设计 学院:农业工程与食品科学学院 专业:农业机械化及其自动化 学生姓名:赵国 06 学生姓名:李继飞 00 学生姓名:程小岩 09 指导教师:程卫东 2013 年 1 月

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。 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。

目录 第1章绪论 (5) 机器人概述 (5) 第2章机器人实验平台介绍及机械手的设计 (6) 自由度及关节 (6) 基座及连杆 (6) 基座 (6) 机械臂 (6) 机械手的设计 (6) 驱动方式 (8) 传动方式 (9) 制动器 (10) 第3章控制系统硬件 (11) 控制系统模式的选择 (11) 控制系统的搭建 (11) 工控机 (12) 数据采集卡 (12) 伺服放大器 (13) 端子板 (14) 电位器及其标定 (15) 电源 (16) 第4章控制系统软件 (16) 预期的功能 (16) 实现方法 (16) 实时显示各个关节角及运动范围控制 (16) 直流电机的伺服控制 (16) 电机的自锁 (16) 示教编程及在线修改程序 (17) 第5章总结 (18)

气动机械手-设计说明书

一、设计要求 为卸码垛机械手臂配制造附件,即夹持工件的手指机构。机构应根据工件的形状、尺寸、工件质量大小、表面性质等因素专门设计。本设计拟搬运宽度尺寸90~110mm、质量为5kg以内的六菱柱形钢质工件,手指机构带水平转盘。设计手指机构的机械结构,机构自身重量控制在10kg以内,手指的动力驱动方式自选。 二、具体设计方案 本次机械手的主要设计构思来源于实验室的机械手模型,通过对实验室机械手的一系列观察研究,开始了如下方案的设计。 首先,我们选择了气动的方式来驱动机械手的运动,而对于气缸的选择,因为在这方面的学习还不够,而且对于我们所设计的机械手结构在气缸方面的要求不高,故在此不作进一步研究。 根据实验室的机械手模型,我们仿照其结构把机械手设计为平行式夹持手爪,接下来是对一些重要尺寸的确定做一较为详细的介绍。 2.1机械手手爪伸缩运动的设计 通过查阅相关资料,对于夹持型手爪进行受力分析如图所示,两个手指总夹持力2μF必须大于夹持工件的重力mg 故应满足2μF>mg,即F>mg/2μ式中μ为摩擦系数,本次设计的手指夹持处设有辅助件,材料取为硬质橡胶,一般令μ=0.65; 另外已知m为5kg; 由此可得F>mg/2μ=5×9.8/(2×0.65)=38N

机械手的结构图如下: 此部分为机械手的夹持部分,由图中可知,此结构主要是以齿轮齿条的啮合运动来实现手指的夹紧与放松,而通过两个类似于单缸气缸的腔体充气和放气产生推动力。因此根据公式可得: D=(4F/(πPη))? 其中η为负载率,一般取0.4。代入相关数据可得:D=0.017m 又知腔体中受压缩气体作用的面积为一圆环,即 s=π*(R2-r2)=π*D2/4 (其中R为腔体外半径,r为轴半径) 只要圆环面积s大于π*D2/4即可,现取D=0.02m=20mm r=10mm R=20mm 则s的面积足够大,能提供足够的推力来满足运动。 之后根据所夹持件尺寸的要求是90至110mm,则按照90mm来计算(最小的工件尺寸),若能夹到的话,则110mm的也一定能夹到,然后通过一系列的尺寸推导运算(该部分是通过先初步设计尺寸,然后在建模过程中不断修改所得),即可设计出如上所示的机械手结构。其中最主要的就是齿轮齿条的行程大小确定,它是根据所要夹持工件的尺寸要求来设计的。

工业机械手的设计说明书

机械系统设计 课程设计说明书 设计题目:工业机械手设计 学院:机电工程学院 班级:机械092班 姓名: 学号:

第四章手臂的设计 4.1手臂伸缩的设计计算 手臂是机械手的主要执行部件。它的作用是支撑腕部和手部,并带动它们在空间运动。 臂部运动的目的,一般是把手部送达空间运动范围内的任意点上,从臂部的受力情况看,它在工作中即直接承受着腕部、手部和工件的动、静载荷,而且自身运动又较多,故受力较复杂。 机械手的精度最终集中在反映在手部的位置精度上。多义性在选择合适的导向装置和定位方式就显得尤其重要了。 1. 伸缩液压缸的设计计算 1.1 求水平伸缩直线运动液压缸的驱动力 根据液压缸运动时所需克服的摩擦、回油背压及惯性等几个方面的限力,来确定液压缸所需的驱动力。 手臂的伸缩速度为300mm/s 行程L=400mm 抓重100N 液压缸活塞的驱动力的计算 F F F F F =+++ 回 摩密惯 式中F 摩 一一摩擦阻力。手臂运动时,为运动件表面间的摩擦阻力。若是导向装置,则为活塞和缸壁等处的摩擦阻力。 F 密 一一密封装置处的康擦阻力; F 回 一一液压缸回油腔低压油掖所造成的阻力; F 惯 一一起动或制动时,活塞杆所受平均惯性力。 F 摩、F 密 、F 回 、F 惯 的计算如下。 4.1.1. F 摩 的计算不同的配置和不同的导向截面形状,其摩擦阻力不同,要根据具体情况 进行估算。

图4-15为双导向杆导向,其导向杆截面形状为圆柱面,导向杆对称配置在伸缩缸的两侧, 启动时,导向装置的摩擦阻力较大,计算如下: 由于导向杆对称配置,两导向杆受力均衡,可按一个导向杆计算。 0A M =∑ b G L aF =总 b G L F = 总a 0Y =∑ b a G F F += 得a L a F G a +?? = ???总 ' 2L a F G a μ+?? ∴= ??? 总摩 式中G 总——参与运动的零部件所受的总重力(含工件重),估算G 总=(100+700)N=800N L ——手臂参与运动的零部件的总重量的重心到导向支承前端的距离(m),L=100mm a ——导向支承的长度,a=150mm; 'μ一一当量摩擦系数,其值与导向支承的截面形状有关。 对子圆柱面: '4(1.27 1.57)2πμμμπ?? =?= ??? 取'μ=1.5μ μ——摩擦系数,对于静摩擦且无润滑时:

机械手设计说明书

机 械 专 业 课 程 设 计 指导老师: 设计者:学号:专业班级:设计题目:搬运机械手完成时间:2011年07 月02日 目录

一、设计任务 (1) 1.1 设计任务介绍 (1) 1.1.1 课程设计的目的. (1) 1.1.2 课程设计的容. (1) 1.1.3 课程设计的要求. (1) 1.1.4 课程设计的具体任务. (2) 1.1.5 研究机械手的意义. (2) 1.2 设计任务明细 (3) 1.2.1 总体方案的设计. (3) 1.2.2 机械系统的设计 (3) 二、总体方案设计 (3) 2.1 驱动系统 (3) 2.2 执行 (4) 2.3 控制系统 (4) 3.1 机械传动装置的组成及原理 (5) 机械手的机械传动装置示意图如下. (5) 3.2 滚珠丝杠简介与特点 (5) 3.3 滚珠丝杠的设计及选型 (6) 3.3.1 螺旋类型及种类. (6) 3.3.2 初始条件 (6) 3.3.3. 滚珠丝杠副的组成及主要尺寸. (7) 3.3.4 计算过程 (7) 3.3.5 滚珠丝杠最小轴经校核. (9) 3.4 电机选型及联轴器选型 (9) 3.4.1 电机选型 (9) 3.4.2 联轴器的选择. (9) 3.5 键的选择与校核 (10) 3.5 轴承的选型与校核 (10) 3.5.1 轴承的选型. (10) 3.5.2 轴承的校核. (10) 3.6 主要联接部位螺栓的校核 (12) 3.7 轴承座、机架、导向柱、底座等基本构件的结构设计 (13) 四、电气控制系统设计 (13) 4.1 控制系统的基本组成 (13) 4.2 电气元件的选型 (14) 4.2.1 可编程序控制器的选择 (14) 4.2.2 步进电机驱动器的选择 (14) 4.2.3 步进电机选择与控制 (15) 4.3 电气控制电路的设计 (16) 4.4 控制程序的设计 (17) 4.4.1 机械手搬运流程图 (17) 4.4.2 输入/ 输出地址分配 (17) 4.4.3 机械手位移控制程序 (18) 4.4.4 搬运机械手搬运程序设计. (21) 五、课程设计总结 (28)

机械臂开题报告

毕业设计(论文)开题报告 1课题的目的及意义(含国内外的研究现状分析或设计方案比较、选型分析等) 研究背景及课题意义 机器人是二十世纪人类最伟大的发明之一,人类对于机器人的研究由来已久。上世纪70 年代之后,计算机技术、控制技术、传感技术和人工智能技术迅速发展,机器人技术也随之进入高速发展阶段,成为综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多门学科而形成的高新技术。其本质是感知、决策、行动和交互四大技术的综合,是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域。机器人应用水平是一个国家工业自动化水平的重要标志[1] [2]。 机器人技术的研究在经历了第一代示教再现型机器人和第二代感知型机器人两个阶段之 后进入第三代智能机器人的发展阶段。 机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置,它是 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有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作,减轻人类劳动强度,提高劳动生产率。机械手越来越广泛地得到了应用,在机械行业中它可用于零部件组装,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,它适应于中、小批量生产,可以节省庞大的工件输送装置,结构紧凑,而且适应性很强。当工件变更时,柔性生产系统很容易改变,有利于企业不断更新适销对路的品种,提高产品质量,更好地适应市场竞争的需要。 此外,医疗机器人是目前国外机器人研究领域中最活跃、投资最多的方向之一,其发展前 景非常看好。近年来,医疗机器人技术引起美、法、德、意、日等国家学术界的极大关注, 研 究工作蓬勃兴起。二十世纪九十年代起,国际先进机器人计划已召开过的多届医疗外科机器人研讨会己经立项,开展基于遥控操作的外科研究,用于战伤模拟手术、手术培训、解剖教学。欧盟、法国国家科学研究中心也将机器人辅助外科手术及虚拟外科手术仿真系统作为重点研究发展的项目之一 在发达国家已经出现医疗,外科手术机器人市场化产品,并在临床上开展了大量病例研究。而目前我国的机器人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自动化生产及医疗水平的提高,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是非常有意义的。 国内外研究状况 国外研究状况 机器人主要分为两类:工业机器人以及其他特种机器人,自1962年美国推出世界上第一 台unimate型和versatra型工业机器人以来,机器人在工业发达国家得到了迅速发展。根据 国际工业机器人联合会(ifr)前几年的统计[3]:2000年全世界工业机器人的总数达到82万 台,比1996年增加24%。其中日本拥有42万台,占全世界机器人总数的50%左右,继续保 持“机器人王国”的地位。除日本外,世界上还有许多工业发达国家,如美国、前苏联和西欧一些国家的机器人产业也发展得很快。例如,在美国,1970—1980年间的机器人台数增加20 倍以上。尽管美国所拥有的机器人在台数上不如日本.但其技术水平较高.占有一定的优势。在亚洲,韩国的机器人产业发展也很迅速,现排名世界前列.而日本、韩国和新加坡的机器人密度(即制造业中每万名雇员占有的工业机器人数量)居世界第1-3位,包揽了前三名。西欧的 意大利、法国、英国和东欧的匈牙利、波兰等,机器人制造业及应用机器人的情况都有很大发展。 图1 图2

机器人技术之机械臂的制作

燕山大学 课程设计说明书 题目:智能车及采摘机器人系统的设计与制作 姓名:从轶陈丰张笑天王晓芸 分工:丛轶:机械手三维图形的制作及动画仿真 陈丰:资料收集,机械手臂编程及调试 张笑天:机械手臂的尺寸设计,轨迹规划 王晓芸:机械手臂方案论证,项目报告,PPT 课程名称:机器人技术基础 指导教师:赵永生、王洪波、赵铁石、李艳文、姚建涛、张庆玲、唐艳华、王志军、史小华、冯泽民 2011年10月

目录 1.摘要 (1) 2.前言 (1) 3.方案论证 (1) 4.硬件设计 (4) 5.软件设计 (5) 6.修改建议 (11) 7.项目心得 (12) 8.参考文献 (12)

智能车及采摘机器人系统的设计与制作说明书 1摘要 机器人技术是一个集环境感知、轨迹规划、机械手应用等功能于一体的机电一体化系统。它是集中了计算机、机构学、传感技术、电子技术、人工智能及自动控制等多科而形成的高新技术。本次课程设计的采摘机器人智能小车就是这种高新技术综合体的一种尝试。采摘机器人智能小车主要由机械系统,环境识别系统,运动控制系统及机械臂控制系统组成。小车以单片机为核心,附以外围电路,采用光电检测器进行检测故障和循迹,并用软件控制小车及机械臂的运动,从而实现小车的自动行驶、转弯、寻迹检测、避障、停止及采摘等功能的智能控制系统。 2前言 果实采摘是农业生产的重要环节,其季节性强、劳动量大且费用高。因而许多国家开始研发智能控制的果实采摘机器人。果实采摘机器人作为农业机器人的一种类型,目前在日本、美国与荷兰等国家已有研制和初步使用,主要用于采摘番茄、黄瓜、草莓、葡萄、西瓜、甜瓜、苹果、柑桔与甘蓝等蔬菜和水果,具有很大的发展潜力。各类果实采摘机器形式多样,但主要由机械手、末端执行器、视觉系统、控制系统与行走系统等部分组成。本文介绍了智能车及采摘机器人系统。它是在智能循迹小车的基础上,自主设计一个球形果采摘的机械手并装配到原有的智能小车上,完成采摘机电一体化系统的设计、制作,进行机器人运动控制规划,控制机器人完成一系列复杂动作,如手抓张合、车体回转,智能循迹避障、协同作业等任务。 3机械手方案论证 3.1机械手臂方案设计 设计方案有如下三种: A方案如图3-1(a)所示。由于手臂要执行采摘作业,于是我们首先想到了平行四边行的稳定性,便设计了如下方案。该方案稳定性较好,使用电机数量也少,节约了成本,但它同时也限制了机械手的灵活性,且机械手不能抓取地面上的物体,缩小了机械手的操作空间。 舵机一 舵 机 二 图3-1(a) B方案如图3-1(b)所示。该方案改进了方案A的机械手不能抓取到地面的缺点,但Z 轴转动只能靠小车的转动来实现,耗能多,不符合“多动小关节、少动大关节”原则,而且需要控制车轮方能实现,车轮依靠步进电机控制,从而给编程和后期调试带来不便。

注塑机机械手臂

在工业4.0的大背景下,传统制造业正在逐步向“机器换人”的方向发展,许多传统的塑料机械制造领域已经开始使用自动化机器人来代替人工操作。以工业机械手为例,它是自动化机器人的一个重要分支,特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现了人的智能和适应性。下面大正百恒就来和大家分享一下。 注塑机械手则是主要应用在注塑生产领域的智能机器人。就注塑生产领域来说,相比较人工操作,注塑机械手能够使厂家从容应对人工流失率高、交货周期短、安全问题等多方面的挑战,高速、灵活、高负载的机械手不仅能够完成自动化生产,更能较大程度的提高产品效能。这对注重效率的注塑生产行业来说至关重要。 此外,使用注塑机械手,还有以下优点:节省人力成本,使用注塑机械手的生产线完全可以实现自动化操作,一条生产线只需极少数人看管注塑机械手即可,无需再使用大量的人力资源,进而可以节约人力成本;安全性高,注塑机械手使工人作业的安全性得到了保证,不会再出现工人因为各种原因导致的工伤事故,提高生产车间的安全性;生产效率高,使用机械手可以使每一模产品的生产时间固定化,相同的塑化时间、射出时间、保压时间、冷却时间、开关模时间,容易

使产品的成品率提高;防止模具损坏,在注塑生产过程中,工人若未能成功取出产品,合模会造成模具损坏,而机械手若未能成功取出产品,则会自动报警停机,避免造成模具损坏;提高竞争力,相比使用人工的工厂,使用注塑机械手,能够提升车间形象,使产品品质得到保证,还可更加准确的计算产量,从而整体提升企业的竞争力。 芜湖大正百恒智能装备有限公司是一家专业研发生产销售机械手的智能科技公司,其生产的各类机械手(双臂回斜式机械手、回斜式机械手、双截单臂回斜式机械手、立式注塑机专用机械手、单臂回斜式机械手、中型一轴伺服横走式机械手、中型两轴伺服横走式机械手、CNC悬挂式全伺服机械手、CNC开放式全伺服机械手、中型三轴牛头式伺服机械手、重型三轴牛头式机械手、重型三轴牛头式伺服机械手),类型丰富,控制精度高,性能优异,价格实惠,是您减省工人、提高效率、降低成本、提高产品品质、提升工厂形象的好选择。

基于单片机的机械臂控制系统设计与制作

目录 课程设计题目及要求 第一章绪论 1.1 设计题目及要求 1.2 设计内容 第二章硬件设计 2.1 硬件结构图 2.2 各模块工作原理及设计 2.2.1 控制模块 2.2.2 显示模块 2.2.3 按键模块 2.2.4 舵机模块 2.3 软件程序设计 第三章硬件制作以及程序的下载调试 3.1 电路板的制作 3.2 元器件的焊接 3.3 程序的下载与调试 第四章总结 4.1 课程设计体会 4.2 奇瑞参观感受 课程设计题目及要求

题目:基于单片机的机械臂控制系统设计与制作 实习内容: 1,完成基于单片机的机械臂控制系统原理图和PCB的绘制,在基本要求的基础上自己可以作一定的扩展; 2,利用热转印纸、三氯化铁腐蚀液等完成PCB板的制作; 3,完成相应电路的焊接和调试; 4,完成相应软件程序的编写; 5,完成软、硬件的联调; 6,交付实习报告。 实习要求: 1,两人一组,自由搭配,但要遵循能力强弱搭配、男女搭配、考研和不考研的搭配; 2,充分发挥主观能动性,遇到问题尽量自己解决,在基本要求基础上可自由发挥; 3,第一次制作电路,电路不可追求复杂; 4,注意安全!熨斗、烙铁。 第一章绪论

单片机自20世纪70年代问世以来,以其极高的性价比,受到人们的重视和关注,应用广泛,发展迅速。单片机集体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求低、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易等众多优点,以广泛用于工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面,无论在民间、商业、及军事领域单片机都发挥着十分重要的作用二十一世纪,随着机械化、自动化水平的不断提高,不仅减轻了劳动强度、提高生产率,而且把人类活动从危险、恶劣环境中替换出来。而其中机器人技术,显示出极大的优越性;在宇宙探索、海洋开发以及军事应用上具有重要的实用价值。大力发展机器人技术,一方面能让社会从劳动苦力型转换到福利休闲型,另一方面能极大的提高民众的幸福感。在新时期的世界各国,随着应用日益广泛,机器人技术将不断发展并走向成熟。 本次课程设以单片机作为控制器实现对机械手臂的简单控制。在单片机最小系统的基础上扩展按键接口和舵机接口以及LED显示器,构成最简单的机械臂控制系统。 第二章硬件设计

机械手臂课设说明书.

课程设计说明书 目录 1引言 (1) 2 PLC的简介 (2) 2.1 PLC的产生 (2) 2.2 PLC的定义和特点 (2) 2.2.1 PLC的定义 (2) 2.2.2 PLC的特点 (2) 2.3可编程控制器的主要性能指标 (3) 2.4 PLC系统的组成 (3) 2.4.1 PLC的硬件结构 (3) 2.4.2 PLC的软件 (3) 2.5 PLC的应用领域 (4) 3方案设计 (6) 3.1 主程序设计 (6) 3.2 公用程序设计 (6) 3.3 自动程序设计 (7) 3.4 手动程序设计 (7) 3.5 自动回原点程序设计 (8) 4心得体会 (10) 参考文献 (11) 附录1 (12) 附录2 (16)

1引言 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、机加、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。国内外都十分重视它的应用和发展。 可编程序控制器(PLC)是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制装置。随着微电子技术、自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展,PLC在硬件配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步,已经成为工厂自动化的标准配置之一[1]。 由于自动化可以节省大量的人力、物力等,而PLC也具有其他控制方式所不具有的特殊优越性,如通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程方法简单易学,因此工业领域中广泛应用PLC。机械手在美国、加拿大等国家应用较多,如用果实采摘机械手来摘果实、装配生产线上应用智能机器人等。我国自动化水平本身比较低,因此用PLC来控制的机械手还比较少。

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