自动化生产线码垛搬运机械手设计研究
码垛机器人的结构设计与分析机械手毕业设计
码垛机器人的结构设计与分析机械手毕业设计毕业论文(设计)摘要本文主要任务是码垛机器人的结构设计与分析。
首先介绍码垛机器人的研究背景，并简要介绍了国内外码垛机器人发展状况和主要结构形式，在对码垛机器人的功能需求分析和原理性设计后，参考了其他码垛机器人的结构，进行了总体方案设计，确定了本码垛机器人的结构类型，为具有四自由度的圆柱坐标式机器人。
同时在总体方案的基础上，从实际出发，对码垛机器人进行了整体结构设计，并进行了腰部，臂部和腕部等主要结构的选型设计与分析，其中详细设计了臂部的同步带传动、滚珠丝杠传动等。
本文主要采用Pro/E 软件对机械手进行了设计，使机械手的设计难度大大降低，提高了设计的效率。
最后，在运动学上对码垛机器人进行了分析，从理论上确保了在运动上的可靠性，保证码垛机器人能够正常地运行。
关键字:码垛机器人;四自由度;结构;设计毕业论文(设计)AbstractThe main task of the paper is the structure design and analysis of the palletizing robot. First of all,research background of the palletizing robot was introduced, and the brief description of the status of development and main structure was given at home and abroad. After functional requirements analysis and schematic design had done, Referencing to other palletizing robot structure, the overall program was designed, then determined the structural type of palletizing robotis the cylindrical coordinates with four degrees of freedom robot. On the basis of the overall program, proceeding from reality, the overall structure of palletizing robot was designed, and a selection of design and analysis of the main structure of the waist, arm and wrist had been done, including the detailed design of the arm belt drive and ball screw drive. Pro / E software was used to design robot, which made the difficulty of the work is greatly reduced, thereby improving the efficiency of the design. Finally, kinematic analysis had been done in theory, to ensure reliability of the palletizing robot .Key words: palletizing robot;four degrees of freedom; structure; design毕业论文(设计)目录第 1章绪论...................................................................... ........................................................................ .. (1)1.1研究背景...................................................................... ........................................................................ (1)1.2码垛机器人机发展状况 ..................................................................... . (2)1.3国内外码垛机器人主要结构形式 ..................................................................... (3)1.4本设计的主要任务 ..................................................................... ............................................................ 5 第 2章码垛机器人总体方案设计 ................................................................. . (6)2.1码垛机器人功能需求分析 ..................................................................... .. (6)2.2码垛机器人原理设计 ..................................................................... .. (8)2.3运动分析...................................................................... ........................................................................ .. 92.3.1自由度...................................................................... . (9)2.3.2速度分析...................................................................... (9)2.4总体结构设计...................................................................... (9)2.5小结...................................................................... ........................................................................ ........ 10 第 3章码垛机器人关键结构设计分析与选型 ................................................................. (11)3.1臂部...................................................................... ........................................................................ .. (11)3.1.1臂部结构...................................................................... . (11)3.1.2臂部臂长设计 ..................................................................... . (11)3.1.3大臂校核...................................................................... . (13)3.2滚珠丝杠副的选型计算 ..................................................................... . (16)3.2.1水平滚珠丝杠副的选型计算 ..................................................................... . (16)3.2.2垂直滚珠丝杠副的选型计算 ..................................................................... . (18)3.3电机选型计算...................................................................... . (19)3.4线性滑块选型计算 ..................................................................... (21)3.5同步带传动选型计算 ..................................................................... .. (26)3.5.1水平同步带传动选型计算 ..................................................................... .. (26)3.5.2腰部同步带设计 ..................................................................... .. (31)3.6本章小节...................................................................... .........................................................................34 第 4章总结与展望...................................................................... (35)41全文总结...................................................................... .........................................................................354.2展望...................................................................... ........................................................................ ........ 35 参考文献...................................................................... ........................................................................ ............... 36 致谢...................................................................... ........................................................................ ..................... 37 附录.....................................................................................................................................错误～未定义书签。
毕业论文-袋装料码垛机械手设计论文
1前言1.1设计的目的和意义机械手自问世以来，经过了40多年的发展，已广泛应用于各个领域。
机械手最早应用于制造工业，常用于喷漆、焊接、搬运和上下料。
机械手可代替人从事危险、有毒、有害、高温、高压、重载、噪音、粉尘和低温等恶劣环境中的工作；代替人完成单调重复和繁重的劳动，不仅减少了人力资源的浪费，减轻了劳动强度，而且大大改善了工人的劳动条件，提高了生产效率和生产自动化水平。
目前机械手主要用于以下几个方面。
(1)恶劣的工作环境和危险的工作在核工业中，核反应堆内具有较强的放射性，为了人员的安全，经常需要机械手来完成相关的清理工作，另外在压铸、冲压、热处理、锻造、喷漆车间以及有强烈紫外线照射的电弧焊等危险领域的作业中也经常需要用到机械手。
(2)自动化生产领域目前研制出了搬运机械手、码垛机械手、汽车座椅装配机械手、点胶机械手等各类工业机械手，主要用于生产上实现自动化。
如当末端夹持焊枪时，可以对汽车或摩托车的车体进行点焊或弧焊作业；当末端安装喷枪时可以进行喷涂作业；当末端安装手钳时，可以给压铸机或成型机进行上下料作业或者用来装配机械零部件。
目前我国已经建成的自动生产线有很多，如沈阳水泵厂的环类深井泵轴承体加工自动线、上海动力机厂的箱体类气缸盖加工自动线、大连电机厂的轴类4号和5号电动机轴加工自动线、上海拖拉机齿轮厂的盘类齿坯加工自动线等等[1]。
(3)在特殊作业场合进行极限作业在一些极地探索、火山探险、空间探索、深海探密等领域经常要用到机器人去探索，目前研制出了螃蟹机器人，用于水下勘测任务操作，它的身体结构接近于螃蟹，能够完成指定的指令，也可以用于海洋搜寻及石油天然气的勘测。
还有用于国际空间站的机器人，可以对空间站的外表面进行检测。
(4)农业生产目前研制出了太阳能农用机器人，他可以找到隐藏在农作物中的杂草，这主要依赖于它的视觉系统，当发现有别于农作物的植物时，它便利用数据库提供的植物的特性与目标植物加以比较，当确定为杂草时，就会用机械手割断杂草，同时还可以喷洒除草剂。
送料(物料搬运)机械手设计论文
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。
关键词：机器人，示教编程，伺服，制动ABSTRACTIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.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目录第1章绪论 (3)1.1 机器人概述 (4)1.2 机器人的历史、现状 (4)1.3 机器人的发展趋势 (4)第2章机器人实验平台介绍及机械手的设计 (3)2.1自由度及关节 (4)2.2 基座及连杆 (4)2.2.1 基座 (7)2.2.2 大臂 (7)2.2.3 小臂 (7)2.3 机械手的设计 (4)2.4 驱动方式 (4)2.5 传动方式 (4)2.6 制动器 (4)第3章控制系统硬件 (4)3.1 控制系统模式的选择 (4)3.2 控制系统的搭建 (4)3.2.1 工控机 (4)3.2.2 数据采集卡 (4)3.2.3 伺服放大器 (4)3.2.4 端子板 (4)3.2.5电位器及其标定 (4)3.2.6电源 (4)第4章控制系统软件 (4)4.1预期的功能 (4)4.2 实现方法 (4)4.2.1实时显示各个关节角及运动范围控制 (4)4.2.2直流电机的伺服控制 (4)4.2.3电机的自锁 (4)4.2.4示教编程及在线修改程序 (4)4.2.5设置参考点及回参考点 (4)第5章总结 (4)5.1 所完成的工作 (4)5.2 设计经验 (4)5.3 误差分析 (4)5.4 可以继续探索的方向 (4)致谢 (4)参考文献 (4)第5章总结5.1 所完成的工作5.2 设计经验5.3 误差分析5.4 可以继续探索的方向致谢本次毕业设计，是于德弘老师考虑到学生日后的研究方向而特意为我安排的。
智能仓储搬运机械手的设计与研究
智能仓储搬运机械手的设计与研究随着现代物流产业的不断发展，智能仓储技术正逐渐成为行业的重要支柱。
其中，智能仓储搬运机械手作为物流自动化搬运的关键设备，具有越来越重要的地位。
本文将围绕智能仓储搬运机械手的设计与研究展开讨论，介绍其基本概念、设计原理、应用现状及未来发展方向。
智能仓储搬运机械手是一种可以在仓库中自主移动、搬运货物的机械设备。
通过运用先进的传感器、控制器和算法，机械手可以实时获取货物的位置、数量等信息，并自动完成货物的搬运、上架、拣选等任务。
智能仓储搬运机械手的使用可以有效提高仓库的货物处理能力，降低人工成本，提高物流效率。
智能仓储搬运机械手的机构设计是实现其运动和搬运功能的基础。
机构主要包括手臂、手腕、手指等部分，其中手臂的长度、形状和运动范围决定了机械手的作业范围。
手腕和手指的设计则直接影响机械手的灵活性和抓取货物的能力。
因此，机构设计需要充分考虑作业需求、运动效率和稳定性等多方面因素。
电路设计是实现智能仓储搬运机械手各项功能的核心。
电路部分主要由主控制器、传感器和执行器等组成。
主控制器负责接收来自传感器的信号，并根据预设的算法指令，驱动执行器完成相应的动作。
传感器主要用于实时监测货物的位置、数量等信息，为控制器提供决策依据。
执行器则包括电机、气缸等设备，负责实现机械手的运动和抓取功能。
软件设计是实现智能仓储搬运机械手智能化的关键。
软件部分主要包括运动控制算法、传感器数据处理算法等。
运动控制算法用于规划机械手的运动路径和速度，确保搬运过程的效率和稳定性。
传感器数据处理算法则用于解析传感器获取的数据，判断货物的位置、数量等信息，为机械手的动作提供决策支持。
软件设计还应具备故障诊断功能，以便及时发现并排除故障，提高设备的可靠性。
目前，智能仓储搬运机械手的研究和应用已经取得了显著的成果。
在研究方面，科研人员从机构设计、电路设计、软件设计等多个方面进行了深入探讨，不断提高机械手的性能和智能化水平。
搬运码垛机器人毕业设计
搬运码垛机器人毕业设计标题：搬运码垛机器人设计与实现一、引言随着现代工业生产的迅猛发展，自动化生产已经成为工业生产的主要趋势。
其中，机器人技术的快速发展已经成为自动化生产的重要组成部分。
机器人的广泛应用不仅提高了生产效率，还有效地减少了人力资源的使用，降低了劳动强度，提高了生产质量。
本文以搬运码垛机器人为主题，详细介绍了其设计和实现。
二、设计目标本设计旨在实现一个自动化搬运码垛机器人，具备以下功能：1.实现对不同尺寸、不同重量的货物的搬运和垛码；2.具备自适应能力，能够根据环境变化灵活调整搬运路径；3.具备安全性，能够保证人员和货物安全；4.操作简便，可通过不同设备和方式进行控制。
三、硬件设计1.机械臂：采用多关节机械臂，具备广泛的运动范围和搬运能力；2.轮式底盘：用于机器人的移动和定位，具备良好的稳定性和灵活性；3.传感器：通过安装在机器人上的传感器获取环境信息，如距离、重量、能量等；4.控制系统：包括单片机、驱动电路和输入输出设备，用于控制机器人的运动和操作。
四、软件设计机器人的软件设计主要包括路径规划、自适应调整和安全控制等功能：1.路径规划：通过算法计算最优路径，将搬运过程中的轨迹规划为自动获取到的最短路径；2.自适应调整：通过传感器获取环境信息，根据实时数据进行路径调整，避免障碍物和优化运输效率；3.安全控制：通过设置监控系统和传感器，确保机器人在搬运和垛码过程中不会对人员和物品造成伤害；4.用户界面：设计一个友好的用户界面，可以通过需要搬运或者垛码的货物参数进行设置。
五、实验与验证在设备完成设计后，需要进行实验和验证，确保其具备预期功能和要求。
1.运动测试：通过控制系统测试机器人的各项运动功能，包括前进、转向、抓取和放置等动作；2.环境适应性测试：在不同环境中进行测试，验证机器人是否能够适应各种情况下的运动和搬运；3.安全性测试：测试机器人在操作过程中是否能够实时感知到周围环境并避免碰撞；4.效率测试：测试机器人的搬运速度和准确性，与手工操作进行对比。
搬运机械手毕业设计
搬运机械手毕业设计摘要本文针对工业生产中搬运过程中的自动化需求，设计了一款搬运机械手。
该机械手能够自动完成物料搬运、定位和堆放的任务，提高了生产效率和工作安全性。
设计包括机械结构、控制系统和安全保护装置。
关键词：搬运机械手、自动化、物料搬运、机械结构、控制系统、安全保护装置1.引言随着工业化进程的加快，生产线上的物料搬运工作量越来越大，传统的手工搬运方式已经无法满足需求。
自动化的搬运机械手能够代替人工完成搬运任务，提高了生产效率和工作安全性。
因此，设计一款能够实现自动化搬运的机械手对于工业生产具有重要意义。
2.设计原则(1)功能全面：能够完成不同规格、不同材料的物料搬运任务；(2)精确定位：能够精确地将物料放置到指定位置，避免人工调整；(3)堆码能力：能够实现物料的堆码操作，提高存储密度；(4)安全性保护：具备必要的安全保护装置，避免意外情况发生。
3.机械结构设计机械结构是搬运机械手的关键部分，决定了机械手的动作能力和稳定性。
设计中采用了多关节机械手的结构，能够实现六个自由度的运动，适应复杂的搬运场景。
机械手采用轻质材料制造，以提高载重能力。
4.控制系统设计控制系统是搬运机械手的智能核心，决定了机械手的动作控制能力。
控制系统由硬件和软件两个部分组成。
硬件包括传感器，执行机构和控制器，软件包括运动控制算法和路径规划算法。
通过传感器对物料位置、重量和形状进行检测，控制器可以根据检测结果对机械手进行自适应控制，完成搬运任务。
5.安全保护装置设计工业生产中机械手搬运过程中存在一定的安全风险。
设计中引入了安全保护装置，包括红外线传感器和急停按钮。
红外线传感器能够检测到人员或障碍物的接近，触发警报或停机，防止意外发生。
急停按钮可以在紧急情况下立即关闭机械手，确保生产安全。
6.实验结果和分析通过实验，验证了搬运机械手的功能和性能。
机械手能够准确地捡起、移动和堆放物料，实现了自动化搬运。
同时，安全保护装置能够有效地保护工作人员的安全，预防意外事故的发生。
码垛机机械手的整体设计
码垛机机械手的整体设计毕业设计1.前言1.1 选题背景及意义1.1.1 国内外研究现状目前国内的码垛设备厂的专业化程度还不高，很多企业是兼业生产。
只有上海、山东、江苏、辽宁、浙江、广东等省市有专业厂较多。
长期以来，包装生产线只是把物料包装好，后续的搬运工作完全由搬运工人完成。
造成这种局面的原因有很多，但主要是由于我国生产力水平较低，劳动力便宜，科研技术人才缺乏。
随着知识经济时代的到来，这种局面必将会被打破。
总的来说，我国码垛设备制造工业经过近20年的努力，在数量、质量、水平方面均有较大的进展，为我国建立一个门类齐全、技术先进、水平相当、独立完善的码垛设备生产系统奠定了坚实的基础。
但要想在未来的国际竞争中占有一席之地，还必须要找出自身缺点和不足，特别是要找出与北美、日本、西欧等国家的差距。
现在，码垛机已经获得日益广泛的应用。
随着组装运的发展，向货板上装货呈现出自动化的发展趋势，出现了码垛机，完成硬纸箱、塑料箱、油桶等物品堆放与自动搬运等操作。
特别是自动仓库的出现，更加速了码垛机的广泛应用。
1.1.2 选题的目的及意义在现在市场上，码垛机的种类较多，而本次课题针对太阳能热水器成品的码垛进行设计。
通过结构改进，提高其码垛性能，并以此加深、巩固所学基础知识，并将知识有机的整合到一起，提高自己的设计水平和动手能力。
1.2 方案设计及论证码垛机工作时，伺服电机通过同步齿形带带动导轨架进行水平移动，机械手将成品从生产线取下，同时伺服电机通过同步齿形带带动滚珠丝杠螺母副带动机械手竖直运动，将产品整齐地码在架子上。
设计参数：1.码垛高度：3m2.导轨架移动速度：1.5m/s3.生产能力：5垛/小时4.货物尺寸：宽500-800mm，长800-2000mm1.2.1 水平传动方案初步设计首先，应满足机器的功能要求，如传递功率大小、转速和运动形式。
此外，还应满足工作平稳、传动效率较高、传动距离远、结构简单、工艺性好、使用维护方便等特点。
搬运机械手的设计和仿真
搬运机械手的设计和仿真搬运机械手是一种可以自动化地完成工业生产中物品搬运的机器人。
在工业自动化程度越来越高的今天，它成为了一个非常重要的设备。
在工业领域中，搬运机械手广泛应用于生产线、物流和仓储等场合，可以代替人工完成重复性、危险、繁琐的工作任务，提高工作效率和生产能力，减少损失和安全事故的发生。
搬运机械手分为多种类型，例如旋转臂式搬运机械手、平面式搬运机械手、升降框式搬运机械手等，每种机械手都有其独特的应用场合和设计特点。
例如，在生产线场合中，为了提高生产效率，要求机械手的搬运速度尽可能快，并且需要具有足够的灵活性和精度，能够协调好相互之间的运动，准确抓取和运输物品。
而在物流和仓储设备中，机械手面对的是不同形状、重量、尺寸的物品，需要根据具体情况设计适合的机械臂和抓取器，保证效率和精度。
搬运机械手的设计需要考虑到多个方面的因素，如运动控制、传动系统、力学与动力学和电子控制等方面。
在运动控制方面，需要设计合适的运动轨迹，使机器人每次搬运的动作能够有效地完成，在不同场合中需要选择合适的控制方法。
而在传动系统方面，需要选取合适的电机和传动方式，保证机械手的运动效率和精度。
在力学与动力学方面，则需要考虑机械手的耐用性和稳定性，以及机械手在运作过程中的力学特征和动力学特征，如速度和力的平衡等。
此外，在电子控制方面需要采用现代化的电子技术，包括传感器技术、电机控制技术等，使机械手具备可靠性与精准度。
在搬运机械手设计完成后，需要进行仿真验证，以确定机械手的动态特性和运动轨迹的正确性。
这样可以避免因安装错误或运动干扰等因素导致机械手动作出现不正常的情况，减少设计的风险和可靠性问题。
目前，常见的机械手仿真软件包括MATLAB、Simulink、ADAMS、SolidWorks等，其中ADAMS是一款功能强大的机械系统仿真软件，可以对机械手的运动、力学与动力学、碰撞检测等方面进行全面仿真，提高设计的可靠性和精度。
码垛机械手设计
码垛机械手设计1. 引言码垛机械手是一种自动化设备，用于将货物从生产线上提取，按照特定的顺序码垛到指定的位置。
它可以大大提高生产效率、减少人力成本，并减少人工操作中的错误率。
本文将介绍一个基于机器人技术的码垛机械手的设计方案。
2. 设计目标本项目的设计目标如下：•实现自动提取货物，并按照指定的顺序进行码垛。
•提高码垛速度，减少操作时间。
•提高码垛的准确性，减少错误率。
•确保机械手在操作过程中的安全性。
3. 系统组成本系统主要由以下几部分组成：•控制系统：负责控制机械手的运动和动作。
•传感器系统：用于感知周围环境，以便机械手能够准确地定位和操作货物。
•机械结构：包括机械臂、夹具等，用于提取和码垛货物。
4. 控制系统设计控制系统是整个码垛机械手的核心部分，它通过控制机械臂和夹具的运动，实现货物的提取和码垛。
控制系统的设计要考虑以下几个方面：•控制算法：选择合适的控制算法，以实现机械臂的精确运动和夹具的准确操作。
常见的控制算法包括PID控制、模糊控制等。
•控制器选择：根据实际需求选择合适的控制器，如PLC、单片机等。
控制器需要具备足够的计算能力和接口来连接传感器和执行器。
•通信方式：控制系统与其他部分之间需要进行数据交换和指令传递，可以选择有线或无线通信方式。
常用的通信方式有RS232、RS485、以太网等。
5. 传感器系统设计传感器系统是码垛机械手的感知器官，它能够感知周围环境中的货物位置、大小、形状等信息，以便机械手能够准确地定位和操作货物。
传感器系统的设计要考虑以下几个方面：•位置传感器：用于确定机械臂和夹具的位置和姿态。
常用的位置传感器有编码器、光电传感器等。
•距离传感器：用于测量机械臂和货物之间的距离，以便控制机械臂运动的幅度。
常用的距离传感器有超声波传感器、激光传感器等。
•视觉传感器：用于获取货物的外观信息，以便机械手能够准确地识别货物的种类和属性。
常用的视觉传感器有摄像头、激光扫描仪等。
搬运机械手设计解析
搬运机械手设计解析搬运机械手是一种自动化设备，广泛应用于工业生产中的搬运、装卸、运输等作业。
它可以代替人工完成繁重、危险、精密等工作，提高生产效率和质量，减少人力成本和劳动强度。
本文将对搬运机械手的设计原理和结构进行解析。
搬运机械手的设计原理主要基于三个方面：机械学原理、控制原理和传感技术。
机械学原理是指机械手在运动过程中所涉及的运动学和力学原理。
控制原理则是指机械手的运动和动作控制方法，如PID控制、分级控制等。
传感技术则是指机械手感知周围环境和工作物体的能力，包括视觉传感、力传感和位置传感等。
搬运机械手的结构通常由机械臂、末端执行器和控制系统组成。
机械臂是机械手的关键组成部分，一般采用多关节传动机构，使机械手能够柔性、灵活地进行各种工作操作。
机械臂的关节通常采用电机和减速器传动，通过伺服控制实现准确的位置和力控制。
末端执行器则是机械手最终与工作物体接触和搬运的部分，通常有夹爪、磁吸盘等形式，根据具体工作要求选择相应的执行器。
控制系统则是机械手的大脑，通过编程和传感反馈实现对机械手的控制和监控。
在搬运机械手的设计过程中，需要考虑以下几个方面：负载能力、工作范围、运动速度和精度。
负载能力是指机械手能够承受的最大重量，决定了机械手能否完成特定的搬运任务。
工作范围是指机械手能够覆盖的空间范围，决定了机械手能否到达特定位置进行搬运操作。
运动速度是指机械手在搬运过程中的运动速度，快速的运动速度可以提高生产效率，但也需要考虑到安全性和运动平稳性。
精度则是指机械手的定位精度和力控制精度，决定了机械手能否准确地操纵工作物体。
另外，搬运机械手的安全性也是需要重视的。
机械手在工作过程中需要与人员和其他设备保持安全距离，避免碰撞和伤害。
因此，在搬运机械手的设计中需要考虑到安全防护措施，如传感器监测、紧急停止装置等。
总结起来，搬运机械手的设计解析主要涉及机械学原理、控制原理和传感技术。
它的结构由机械臂、末端执行器和控制系统组成，需要考虑负载能力、工作范围、运动速度和精度等因素。
自动生产线装卸机器手设计
铜陵学院毕业设计摘要从机器人诞生到本世纪80年代初，机器人技术经历了一个长期缓慢的发展过程。
到了90年代，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。
除了工业机器人水平不断提高之外，各种用于非制造业的先进机器人系统也有了长足的进展。
近年来，人类的活动领域不断扩大，机器人应用也从制造领域向非制造领域发展。
像海洋开发、宇宙探测、采掘、建筑、医疗、农林业、服务、娱乐等行业都提出了自动化和机器人化的要求。
这些行业与制造业相比，其主要特点是工作环境的非结构化和不确定性，因而对机器人的要求更高，需要机器人具有行走功能，对外感知能力以及局部的自主规划能力等，是机器人技术的一个重要发展方向。
而工业机器人在许多生产领域的使用实践证明，它在提高生产自动化水平，提高劳动生产率和产品质量以及经济效益，改善工人劳动条件等方面，有着令世人瞩目的作用，引起了世界各国和社会各层人士的广泛兴趣。
在新的世纪，机器人工业必将得到更加快速的发展和更加广泛的应用。
我的毕业设计选择的题目是“自动生产线装卸工件机械手设计”，由于该机械手是用于生产线上，所以要求它的工作范围完全符合生产线。
技术指标要求五自由度，所以要先选择圆柱型坐标机械手，确定坐标方向，以及实现各个自由度部件的初步传动方案，然后进行分析校核，最后要考虑机械手的空间问题来布置机械手的内部结构，在考虑结构的同时还要注意各部件之间的固定连接问题。
由于时间仓促和作者的知识水平及设计经验有限，论文中的错误和不足在所难免，请各位老师给予批评指正。
关键词：机器人；计算机；微电子；自动化陈仲爽自动生产线装卸工件机械手设计AbstractBorn from the robot to the early 1980s, robotics has experienced a long slow process of development. Into the 1990s, as computer technology, electronics technology, network technology, rapid development, robot technology has been developing rapidly. In addition to the standard industrial robot, a variety of non-manufacturing sector Advanced Robotics system also had improved significantly. In recent years, human activity sectors continued to expand, robot application also from manufacturing to the non-manufacturing business development. Like the ocean development, space exploration, mining, construction, health care, agriculture, forestry, industry, services, and entertainment industry have raised automation and robotization of requirements. These industries and manufacturing industry compared to its main characteristic is the working environment of unstructured and uncertainty to robot requires higher, need robots have walking function, external perception and local autonomous planning ability, and so on, is a robotic technology important direction of development. While industrial robot in many production using proven and improve production automation level, improve productivity and product quality and economic efficiency, improve workers ' working conditions, etc., was astonished, concern and social strata is a lot of interest. In the new century, robot industry will get more rapidly and more widely used.My design choice of topic is "automatic production line of the loader component manipulator design", since the robot is used for the production line, hence the scope of work of the request it fully complies with the production line. Specification requires five degrees of freedom, so you want to select a cylindrical coordinates manipulator, determine the direction of the coordinates and implements various degrees of freedom, part of the project, and then analyze verification, the last thing to consider manipulator space problems to the internal structure of the layout of the robotic arm, in considering the need to pay attention to the various parts of the fixed connection problems.Because of the haste and the author's knowledge level and design experience limited, papers in error and not inevitable, teachers give humour.Key words: Robot; Computers; Microelectronics; Automation铜陵学院毕业设计目录第一章概述 (1)1.1机械手在生产中的作用 (1)1.2机械手的组成和分类 (1)1.3机械手的发展趋势 (3)第二章总体设计方案 (5)2.1设计的主要内容 (5)2.2设计要求 (5)2.3设计的主要参数 (5)第三章机械部分设计 (6)3.1传动系统简图 (6)3.2底座旋转设计部分 (7)3.3X方向直线运动设计部分 (11)3.4三自由度手腕设计部分 (15)3.5手部设计部分 (18)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)铜陵学院毕业设计第1章概述1.1 机械手在生产中的作用随着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、运输或操持焊枪、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。
四自由度物料搬运机械手的研制
四自由度物料搬运机械手的研制一、本文概述随着工业自动化技术的飞速发展，物料搬运机械手在生产线上的作用日益凸显。
作为一种重要的自动化设备，物料搬运机械手能够大幅提高生产效率，降低劳动成本，并在一定程度上保证产品质量。
本文旨在介绍一种四自由度物料搬运机械手的研制过程，包括其设计原理、结构特点、运动学分析以及控制策略等方面。
通过深入研究和优化，该四自由度物料搬运机械手能够实现高精度、高效率的物料搬运任务，为工业自动化领域的进一步发展提供有力支持。
文章首先概述了物料搬运机械手的研究背景和意义，指出了当前市场上物料搬运机械手的发展现状和存在的问题。
随后，详细介绍了四自由度物料搬运机械手的总体设计方案，包括机械结构、传动方式、控制系统等方面的选择和设计原则。
接着，文章对机械手的运动学性能进行了深入分析，建立了其运动学模型，并通过仿真实验验证了模型的有效性。
在此基础上，文章进一步探讨了机械手的控制策略，包括路径规划、速度控制、精度保障等方面的内容。
文章总结了四自由度物料搬运机械手的研制成果，展望了其未来的应用前景和发展方向。
本文的研究成果不仅为四自由度物料搬运机械手的实际应用提供了理论基础和技术支持，也为相关领域的研究人员提供了一定的参考和借鉴。
通过不断优化和完善，四自由度物料搬运机械手将在工业自动化领域发挥更加重要的作用，推动产业升级和转型发展。
二、四自由度物料搬运机械手的总体设计在研制四自由度物料搬运机械手的过程中，总体设计是至关重要的一步。
这一阶段主要完成了机械手的整体架构规划、自由度配置、驱动方式选择以及控制系统的初步设计。
整体架构规划：考虑到物料搬运的多样性和复杂性，我们设计了一种模块化、高度可配置的机械手结构。
该结构包括基座、旋转关节、俯仰关节、伸缩关节和抓取装置等部分。
基座负责固定和支撑整个机械手，旋转关节和俯仰关节则提供了机械手在空间中的大范围移动能力。
伸缩关节则用于微调机械手的位置，以适应不同尺寸和位置的物料。
毕业设计--基于PLC控制的自动生产线工件搬运机械手设计
基于PLC控制的自动生产线工件搬运机械手设计目录摘要 (III)Abstract (IV)第一章绪论 (5)1.1 选题背景 (5)1.2 设计目的 (5)1.3 国内外研究现状和趋势 (6)1.4 设计原则 (7)第二章设计方案拟定和详细设计计算 (8)2.1 本机械手设计参数列表 (8)2.2 机械手手部设计计算 (9)2.2.1 手部设计基本要求 (9)2.2.2 手部力学分析 (9)2.2.3 夹紧力及驱动力的计算 (10)2.2.4 机械手手抓夹持精度的分析计算 (12)2.3 机械手腕部设计计算 (13)2.3.1 腕部设计基本要求 (13)2.3.2 腕部结构的选择 (14)2.3.3 腕部回转力矩的计算 (14)2.4 机械手臂部设计计算 (18)2.4.1机械手臂部设计的基本要求 (18)2.4.2 手臂的典型机构以及结构的选择 (18)2.4.3 手臂伸缩驱动力计算 (19)2.4.4 手臂伸缩油缸结构的确定 (21)2.4.5 油缸端盖的连接方式及强度计算 (23)2.5 机身设计与计算 (25)2.5.1 机身的整体设计 (25)2.5.2 机身回转机构的设计计算 (26)2.5.3 机身升降机构的设计计算 (29)第三章机械手液压系统设计 (33)3.1 液压驱动系统工况计算 (33)3.1.1 绘制液压系统的工况图 (33)3.1.2 计算和选择液压元件 (37)3.2 液压系统总体图设计 (39)3.2.1 此液压系统的特点 (40)3.2.2 液压系统的分析 (40)3.2.3 液压系统工作原理 (42)第四章机械手电气系统设计 (47)4.1 继电器-接触器控制线路的设计 (47)4.2 一些低压电器的选择 (50)4.3机械手控制操作面板 (51)第五章机械手PLC控制系统的设计 (53)5.1 可编程控制器简介及应用 (53)5.2 可编程控制器控制系统设计的基本原则 (53)5.3 可编程控制器系统设计的步骤 (54)5.4 梯形图控制程序 (57)5.4.1 控制程序的结构框图 (57)5.4.2 手动控制程序 (58)5.4.3 自动控制程序 (59)总结 (61)参考文献 (62)致谢 (63)基于PLC控制的自动生产线工件搬运机械手设计摘要机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。
码垛搬运机器人机构设计与仿真
码垛搬运机器人机构设计与仿真一、本文概述随着工业自动化的快速发展，码垛搬运机器人在仓储物流、制造业等领域的应用日益广泛。
这些机器人通过精确的操作和高效的搬运，极大地提高了生产效率和作业质量。
然而，码垛搬运机器人的机构设计是一项复杂且精细的任务，它涉及到机械结构、运动学、动力学、控制理论等多个领域的知识。
因此，本文旨在深入探讨码垛搬运机器人的机构设计，并通过仿真分析验证其性能，为相关领域的研究和应用提供参考。
本文将详细介绍码垛搬运机器人的基本结构和功能，包括其主要的组成部分，如机械臂、抓取装置、移动平台等，并阐述这些部分的工作原理。
接着，本文将重点讨论机构设计的关键因素，如运动学分析、动力学建模、结构优化等，以及如何通过合理的设计来提高机器人的工作效率和稳定性。
在此基础上，本文将运用计算机仿真技术，建立码垛搬运机器人的虚拟模型，并进行运动学和动力学仿真分析。
通过仿真实验，我们可以模拟机器人在实际工作环境中的操作过程，评估其性能表现，如定位精度、运动平稳性、抓取成功率等。
同时，我们还可以根据仿真结果对机构设计进行优化和改进，以提高机器人的整体性能。
本文将对码垛搬运机器人的未来发展趋势进行展望，探讨新技术、新材料、新工艺对机器人机构设计的影响，以及机器人在智能仓储、智能制造等领域的应用前景。
本文旨在通过系统的理论分析和仿真实验，为码垛搬运机器人的机构设计提供全面的指导和支持，推动该领域的技术进步和应用发展。
二、码垛搬运机器人机构设计码垛搬运机器人是工业自动化领域的重要设备，其机构设计直接决定了机器人的运动性能和作业效率。
在机构设计的过程中，我们主要考虑了以下几个方面：机器人结构布局：码垛搬运机器人的结构布局需要满足高效、稳定、灵活的要求。
我们采用了四轴关节式结构设计，包括底座、旋转关节、大臂、小臂和抓取装置。
这种结构能够提供足够的灵活性和作业范围，适应不同尺寸和形状的货物码垛和搬运。
传动系统设计：传动系统是机器人运动的核心，我们采用了高精度、低噪音的伺服电机和减速器，配合精密的传动机构，确保机器人在高速、高精度作业时的稳定性和可靠性。
搬运机械手的设计
搬运机械手的设计引言搬运机械手作为一种自动化设备，在工业生产中起着重要的作用。
它能减少人力投入，提高生产效率，降低劳动强度，增强生产线的稳定性等。
本文将介绍搬运机械手的设计原理及其相关技术要点。
设计原理搬运机械手的设计基于以下几个原理：1. 动力系统搬运机械手通常使用电动传动系统，其中包括电机、减速器和传动链条。
电机提供动力，减速器将电机的转速降低并提高扭矩，传动链条将转动动力传递到机械手的关节上。
2. 传感器系统搬运机械手需要通过传感器感知目标位置和状态，以便准确地进行搬运操作。
常用的传感器包括光电传感器、压力传感器、力传感器等。
3. 控制系统搬运机械手的控制系统负责接收传感器反响的信息，并根据预设的程序进行运动控制。
控制系统通常采用微处理器或PLC控制器，并通过编程实现机械手的自动化操作。
4. 结构设计搬运机械手的结构设计包括机械臂、夹爪和基座等局部。
机械臂由多个关节组成，可以实现各种自由度的运动。
夹爪用于抓取和放置物体，可以根据具体需求选择不同类型的夹爪。
基座用于支撑机械臂，并提供稳定的运动平台。
技术要点在设计搬运机械手时，需要注意以下技术要点：1. 选用适宜的动力系统根据需要进行搬运的物体的质量和大小，选择适当的电机功率和减速比。
要确保动力系统能够提供足够的扭矩和速度，以满足搬运操作的需求。
2. 使用适宜的传感器系统根据需要感知的信息类型选择适宜的传感器。
例如，使用光电传感器可以实现对物体位置和形状的检测，使用压力传感器可以实现对物体重量的检测。
3. 优化控制算法设计控制系统时，应根据具体情况优化控制算法，以提高机械手的运动速度和精度。
例如，可以采用反响控制算法实现位置闭环控制，以消除因外界干扰而引起的误差。
4. 结构设计的灵巧性为适应不同的搬运需求，机械臂的设计应具备一定的灵巧性。
例如，可以设计多关节机械臂，以实现更多自由度的运动，从而适应不同的工作环境和操作需求。
结论搬运机械手的设计是一个复杂而重要的过程。
码垛机械手毕业设计
摘要
随着现代工业生产自动化程度的不断提高，搬运机械手在生产现场的流水线中扮演着越来越重要的作用，已成为现代化工业生产中不可缺少的重要环节。
目前国内全自动码垛、搬运设备主要依靠进口，国产设备生产厂家相对较少，搬运机器人技术很不成熟。
而且我国人工搬运的低效率与产量的口益提高之间的矛盾口益突出，因此对搬运机器人进行研究具有很高的经济意义和现实意义。
整个系统由控制器、驱动模块、执行部件、机械部件、传感器以及上位机组态监控系统组成。
系统的控制器采用了博锐捷公司的G5系列运动控制器;系统的驱动模块由伺服电机驱动器和步进电机驱动器两部分组成;执行部件分别为伺服电机和步进电机;机械部件包括基座、滚珠丝杠和导向支撑部件等。
本课题设计的机械手运动方案满足工作空间要求，即机械手的腰部回转运动、大臂竖直方向移动、小臂水平方向伸缩、腕部俯仰运动以及手爪的开合动作满足了运动范围要求。
通过采集的接近开关及触滑觉传感器信号的反馈，控制的电机运动状态。
并设计了机械手控制主程序、电机控制图，完成了机械手控制部分的设计。
本论文通过对机械手的机械系统、驱动传动系统和控制部分的设计，理论上实现了机械手对物体的抓取设计。
通过上述工作，机械手最终能够按照控制程序的要求进行运动，并且实现了上位机监控系统对本机械手的直观形象观测，达到了本论文的设计目的和要求。
关键字：运动控制器码垛流水线机械手。
码垛机器人的设计与研究
码垛搬运机器人的应用优势及潜 在问题
1、应用优势
码垛搬运机器人具有许多应用优势。首先，它们能够显著提高生产效率，降 低生产成本。其次，这种机器人能够适应多种产品规格和生产模式，具有很高的 灵活性。此外，机器人的精准控制和稳定运行也能够保证产品质量的一致性。最 后，通过自动化生产线，企业可以减少人工干预，降低人为错误，提高整体的生 产安全性。
2、适应性强：机器人可以适应不同形状、大小和重量的物品，提高了生产 过程中的灵活性。
3、智能化程度高：通过控制系统和传感器等技术的应用，机器人可以实时 监测物品状态和环境变化，实现自我调整和优化。
4、生产效率高：机器人的码垛速度和准确性均优于传统方式，大大提高了 生产效率。
五、结论与展望
本次演示通过对码垛机器人的设计与研究，提出了一种新型的码垛机器人方 案，并经过实验验证了其有效性。实验结果表明，本次演示设计的码垛机器人具 有操作简单、适应性强、智能化程度高等优点，能够显著提高生产效率和降低人 工成本。
2、机械结构设计
机械结构是码垛机器人的核心部分，本次演示设计了一种双臂协同码垛机器 人，具有两个可拆卸的抓取器，可以同时或单独动作，完成不同形状和大小的物 品码垛。抓取器采用弹性减震设计，可减小对物品的损伤，同时提高码垛的准确 性。
3、控制系统设计
控制系统是码垛机器人的大脑，本次演示采用基于PC的开放式控制系统，利 用PC强大的计算和存储能力，实现对机器人的实时控制和数据处理。通过研究运 动学和动力学模型，实现了机器人的轨迹规划、速度控制和抓取力度调节等功能。
二、研究目的
本次演示的研究目的是设计一种新型码垛机器人，具有操作简单、适应性强、 智能化程度高等优点，以提高生产效率和降低人工成本。
三、设计与研究
自动化生产线搬运机械手控制系统的设计研究
自动化生产线搬运机械手控制系统的设计研究摘要：为了适应现代化快速生产的需求和提高企业生产效率，针对传统生产线产品生产自动化程度低、成本高及路径复杂等不足，设计了一种自动化程度较高且动作简单的产品自动化生产搬运机械手。
基于 PLC 控制的搬运机械手设计方案，并采用 MCGS 组态监控。
以软件编程代替硬件控制完成机械手的运动控制，在一定程度上提高了搬运机械手系统的灵活性。
关键词：自动化生产线；机械手；生产效率随着经济的不断发展、人民美好生活对物质提高了要求，特别是对饮食和衣着方面。
因此，提高生产技术至关重要，而在工业生产中，机械手具有稳定性高、操作简单、以及高效率特点，很好的适应在特殊场合和工作环境中，广泛应用在工业、食品、医疗等领域。
在现代机械加工领域，机械手广泛应用于中小批量生产的自动化生产线上，用于替代人类的繁重劳动，实现生产的机械化和自动化。
搬运机械手由于定位准确、工作稳定、结构灵活多样等特点，可用来在不同的工业环境中完成搬运物体的工作。
搬运机械手的核心是其控制系统，传统的搬运机械手采用机电液气联合控制，接线复杂，可靠性不高。
基于 PLC 控制的搬运机械手设计方案，并采用组态监控，为搬运机械手的运动提供了一个仿真的工业环境，通过软件控制代替硬接线控制，以软件编程完成搬运机械手运动过程的动作修改和控制，在一定程度上提高了搬运机械手系统的灵活性。
一、运机械手的结构和控制要求机械手本体采用关节式结构，可实现直线运动和旋转运动。
各动作由气动装置驱动，由电磁阀控制气缸内气流的方向，动作顺序由磁性接近开关发出信号，各动作的运行间隔按时间原则设计，结合生产线中的搬运工作过程，对于气动机械手的控制要求如下：1、选择“自动控制”时，按下启动按钮，待工作台检测到工件到位后，双杆气缸驱动大臂伸出。
伸出到位后，由前限位磁性接近开关发出指令，使得升降气缸驱动小臂下降。
下降到底后，由下限位磁性接近开关发出指令，使得下降过程结束，此时工件应位于机械手爪抓取的范围内。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
自动化生产线码垛搬运机械手设计研究
作者：黄婉娴
来源：《科学与财富》2018年第17期
摘要：搬运机械手在自动化生产线上是一个重要的自动化装置，本文针对传统生产线产品生产自动化程度低、成本高等问题，设计了一种新型的自动化程度较高且动作简单的产品自动化生产线码垛搬运机械手。
介绍了机械手整体设计、以及控制系统设计，可为企业自动化生产打下良好的基础。
关键词：自动化生产线；机械手；控制系统；设计
引言
随着工业自动化的发展，机械手已成为工业生产中重要的工具，由于其具有稳定性高、操作简单和高效率等特点，因此得到了广泛地应用。
然而，目前现有的生产线产品生产普遍存在着自动化程度低、成本高及路径复杂等问题，因此，研究更为简易、且自动化程度较高的码垛搬运机械手是很有必要的。
基于此，本文结合现有的多自由度坐标系机器人，设计一种新型的码垛搬运机械手，以适应现代化快速生产的需求和提高企业生产效率。
1.自动化生产线流水线分析
自动化生产线码垛机械手整体流水作业主要由左、右机械手和检测柜组成。
机械手主要安装在传输线两侧，左侧作用是将传输线上产品抓取并放入检测柜的每一层中，右侧机械手平台主要是将检测完成的产品取出并放入传输线。
其次，产品检测柜平台，主要组成有多层架构、产品检测仪。
其作用是将传输线上传送过来的待检产品进行检测。
而多层架构可以实现快速摆放并进行检测，提高检测和抓取效率[1]。
2.机械手整体设计
2.1机械手整体结构设计
设计的码垛机械手是一种直角坐标式机械手，主要作用是将待检测的产品从传输线上抓取、升起、移动、下降、松开，然后放入另一条传输线上并进行下一个工位[2]。
直角坐标式机械手主要由支架、Y方向的移动臂、Z方向的升降臂、末端吸盘以及电机组成。
Y方向移动是靠导轨系统完成的，双侧龙门式支架两侧安装有导轨，导轨、齿条与龙门式支架的底座固定，滑块与码垛机械手相固定，而减速器及齿轮固定在机械手Y方向移动臂
上，通过伺服电机转动带动齿轮齿条机构在滑块上运行，从而完成Y方向前进后退动作，伺服电机精确控制滑块移动行程，以此来实现精确定位和移动。
同理，在X、Z方向上移动是靠滚珠丝杠实现传动，伺服电机精确控制滚珠丝杠的行程，从而完成X、Z方向前后、升降动作的精确定位和移动。
导轨即滑轨，通常为线性的，设计中主要应用于机构的直线运动中，主要作用是带动机械手本体在辊道与堆放支架之间的直线运动。
该运行过程具有承载能力强、运行平稳无抖动、运行频率高、定位精度高等特点，相比直线轴承，导轨能承载更高的载荷，并且能分担一部分的扭矩，在高负载且对精度要求较高的直线运动中有无可比拟的优势。
机械手末端吸盘臂的作用是将码垛产品有效的吸附，吸盘臂制作材料采用铝合金，利用铝合金材料的特性，既保证了吸盘臂的刚度，同时又可以降低吸盘臂的自身重量。
考虑到成本及技术成熟问题，吸盘臂抬起采用气缸驱动，采用的气压传动好处在于控制系统快速做出反应，能量损失小，性价比高。
气缸缸径为50mm，最大行程为200mm。
2.2气缸的选型
机械手整体装置参数设计至关重要，首先气缸作为气动控制回路系统中的重要执行元件，本文设计中采用直线运动类型气缸。
根据码垛产品平均的尺寸和重量，计算气缸参数如下：气缸采用类型为：SC32X25，缸径75mm，最大行程300mm。
2.3气动元器件的选型
本文设计码垛搬运机械手所选用末端执行装置气动回路中其他主要相关元器件型号分别如表1、表2所示。
2.4电器元件的选型
根据搬运机械手各个部位及传输所需要的实际扭矩大小来确定电器元件详细参数，数据如表2所示。
2.5末端吸盘力计算
末端执行机构吸盘臂上安装1个吸盘，吸盘直径为：
吸盘臂上的吸盘真空度P应该取最大真空度pmax（即真空泵）的40%～60%之间，既保证了吸盘能够吸附光伏玻璃，又能随时控制吸盘松开。
3.控制系统设计
3.1机械手流程控制要求
将待检码垛产品经左侧传输带传输到检测柜处，左侧搬运机械手将产品依次码放在检测柜的各层之间，待检测完成后，右侧码垛机械手依次抓取存放在右侧传输带中进入下一道工序继续加工处理[3]。
具体要求如下：
分拣工步要求：
（1）X、Y方向水平移动情况：X方向移动是靠导滚珠丝杠完成的，而Y方向移动是靠导轨系统完成的，两者都是由PLC脉冲输出位置控制功能驱动伺服放大器控制伺服电机精确定位。
（2）变频调速：控制过程中采用变频器进行调速，提供准确的速度控制，便于控制机械臂前后、左右、上下运动。
（3）整个码垛搬运过程可以由两种操作方式完成搬运动作：①自动循环操作：按下启动按钮，码垛机械手按照人为设定的控制程序连续完成码垛搬运工作，直到按下停止按钮，否则搬运工作一直进行；②手动操作：在设计过程中，机械臂末端吸盘吸附和松开、X方向的机械臂前后移动、Y方向的机械臂左右移动、Z机械臂升降等8个动作步设置8个按钮，分别控制码垛搬运机械手运动。
（4）机械臂末端吸盘吸附和松开、X方向的机械臂前后移动、Y方向的机械臂左右移动、Z机械臂升降等运动都能实现精确定位，且每个动作相互之间必须有互锁作用；
（5）机械手末端吸盘的吸附、松开动作所用的真空吸盘必须气密性良好；
（6）步骤①、②动作的完成时间分别为8s，12s；在码垛机械手控制设计过程中，控制系统的主控器采用西门子S7-200CN标准型PLC。
西门子S7-200CN的PLC具有丰富的CPU单元（8/14/16/24/40点型），为了以后的扩展功能，我们选择40点型；具有一个独特的逆变器的简单定位功能；程序的最高容量为5千步，数据容量高达18千字；脉冲输出70kHz×2轴；最大2个串行通讯接口（RS232/RS485任选）；标准配置USB编程接口，支持FB和ST编程，液晶显示选项板支持丰富的显示/控制功能。
变频器采用FR-E700系列多功能通用变频器，选用的变频器型号为FR-E540-2.5K-CHT，容量范围为三相400V；变频器功率为2.2kW；用磁通矢量控制；实现1Hz运行150%转矩输出；内置RWM，实现更低噪音运行；内置
RS485通信口；输出频率：0.2～400Hz精度0.01%；高应答电流限制机能，大幅减少过电流产生之跳机；全容量可连接直流电抗器，达到抑制高谐波的功能；通讯设备采用台达RS-485通信扩展板，型号为VFD-E。
3.2机械手主控电机电路设计
主电路设计图如图1所示。
（1）电机SM101为机械手Y方向上的臂控制电机，外接伺服放大器MR-J3-200A，利用电机的正反转来实现在导轨的直线运动，控制过程中采用伺服控制、变频器进行调速，提供准确的速度控制，便于控制机械臂X方向运动。
（2）电机SM102为机械手X方向上的臂控制电机，外接伺服放大器MR-J3-350A，利用伺服电机的正反转带动滚珠丝杠传动，从而实现机械臂在X方向上直线运动，控制过程中采用伺服控制、变频器进行调速，提供准确的速度控制，便于控制机械臂X方向运动。
（3）同理，电机SM103Z方向（垂直方向）传输电机，它的主要作用就是带动滚珠丝杠转动，从而实现机械臂在垂直方向的直线运动，控制过程中采用伺服控制、变频器进行调速，提供准确的速度控制，便于控制机械臂垂直方向运动。
（4）电机SM104为左右两侧传输线动力源，用PLC直接控制接触器接通或断开电机传动，不同之处在于，它采用变频器多速段控制模式，由变频器RH、RM、RL三个端子分别接入PLC端口，然后分别设定高速，中速和低速。
当辊道上有产品传送时，采用高速模式，快速将待检产品传送到工位；当玻产品定位的时候采用中速模式，方便传感器定位；当辊道上产品取完时，采用低速模式，降低辊道机械磨损，提高设备使用寿命。
4.结论
总之，在自动化生产线上，需要一种搬运机械手来实现生产过程中的自动化，但自动化码垛搬运机械手的应用也具有一定的局限性，需要给予优化与改进。
本文研制开发了一种直角坐标式机械手的码垛搬运机械手，通过利用PLC技术和伺服控制技术来实现控制要求，其结构简单，占地面积小，实验生产测试表明：自动化码垛搬运机械手在生产实践中取得了良好的控制效果，有效降低了生产成本，提高了企业生产效率，达到企业的现代化生产要求，具有广阔的应用前景。
参考文献：
[1] 孙永亮. 基于柔性牵引的搬运机械手研究[D]. 山东建筑大学， 2010.
[2] 李昶利. 全钢子午线轮胎码垛搬运机械手的研究[D]. 青岛科技大学， 2014.
[3] 胡岳. 复合地板搬运机械手末端执行机构设计与仿真[D]. 东北林业大学， 2015.。