工业自动化机械手

毕业论文（设计）课题名称工业自动化机械手

姓名

学号

专业

指导老师

无锡职业技术学院

日期: 年月日

无锡职业技术学院

毕业设计（论文）任务书

系：电气工程系专业：工业电气自动化班级：学生姓名指导教师职称

课题名称工业自动化机械手

课题工作内容

利用PLC可编程控制器设计一个工业用机械手的相关内容。

开始运行后，如果机械手不在初始位置上，步进电动机开始运转(横轴向手抓方向移动，竖轴向上移动)。归位后首先横轴步进电动机工作，横轴前伸；前伸到位后，手爪电动机得电带动手爪旋转；当传感器检测到限位磁头时，电动机停止，PLC控制电磁阀动作，手张开；延时一段时间，竖轴步进电动机工作，竖轴下降；下降到位后，电磁阀复位，手爪夹紧；延时过后，竖轴上升，同时横轴缩回、底盘电动机带动底盘旋转；当横轴、竖轴、底盘都到位后，横轴前伸；到位后手爪旋转，然后竖轴下降，电磁阀动作，手爪张开；延时后竖轴上升复位，然后开始下一周期动。

指标︵目标︶要求1.运用PLC实现对机械手的手自动控制

2.运用PLC设计具有多种操作方式的电气控制的程序结构

3.掌握一般控制系统操作方式切换时保持系统状态连续的程序设计思路和方法

4.设计对机械手回原点、手动、自动等多种控制方式

进程安排2014年3月1日~2014年3月7日选定课题并搜集相关资料2014年3月8 日~2013年3月20日对资料进行编写完成报告修改报告中不足之处并加以改善

主要参与文献王炳实. 机床电气控制.第三版. 北京：机械工业出版社，2004年

王本轶. 机床设备控制基础. 北京：机械工业出版社，2005年

丁树模. 液压传动. 北京：机械工业出版社，2007年

林平勇，高崇. 电工电子技术.第二版：北京：高等教育出版社，2004年翟彩萍. PLC应用技术. 北京:中国劳动社会保障出版社，2006年

程周. 可编程控制器技术与应用[M]. 北京：电子工业出版社，2002年

地点无锡技师学院起止日期2013年5月20日~2013年6月25日

系主任：指导教师：

年月日年月日

目录

摘要 (1)

前言 (2)

第一章机械手的概况

1.1 机械手的应用简况 (3)

1.2 机械手的应用意义 (4)

1.3 机械手的发展概况 (4)

1.4 机械手的发展趋势 (5)

1.5 PLC 概况及在机械手中的应用 (6)

第二章机械手各部分功能与控制方式

2.1 机械手结构示意图 (8)

2.2 机械手工作流程 (8)

2.3 控制要求 (8)

2.4 本机械手模型的机能和特性 (9)

2.5 夹紧机构 (9)

2.6 躯干 (9)

2.7 旋转编码盘 (10)

第三章机械手的硬件系统设计

3.1 操作面板及动作说明 (11)

3.2 I/O 分配 (12)

3.3 PLC 外部接线图 (13)

第四章机械手的软件系统设计

4.1 公用程序 (14)

4.2 自动操作程序 (14)

4.3 手动单步操作程序 (18)

4.4 回原位程序 (20)

结束语 (23)

参考文献 (24)

机械手PLC控制系统设计

摘要

机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，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。

机械手主要由手部和运动机构组成。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6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。一般专用机械手有2～3个自由度。

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，一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。

关键词机械手 PLC可编程控制器步进电动机

前言

随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，生产工况也有趋于恶劣的态势，这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求，同时操作工人的工作安全也受到了相应的威胁。工人工作环境和工作内容也要求理想化简单化，对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得非常重要。这样可以避免一些人不能接触的物质对人体造成伤害，如冶金、化工、医药、航空航天等。

在机械制造业中，机械手应用较多，发展较快。目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料以及焊接、喷漆等作业，它可以按照事先制定的作业程序完成规定的操作，有些还具备有传感反馈能力，能应付外界的变化。如果机械手发生某些偏离时，会引起零部件甚至机械本身的损坏，但若有了传感反馈自动，机械手就可以根据反馈自行调整。应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。近些年，随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多的应用，机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。

借助PLC强大的工业处理能力，很容易实现工业生产的自动化。基于此思路设计的机械手，在实现各种要求的工序前提下，大大提高了工业过程的质量，而且大大解放了生产力，改善了工作环境，减轻了劳动强度，节约了成本，提高了生产效率，具有十分重要的意义。

同时，借助组态软件的辅助作用，大大提高了系统的工作效率。因此，在自动化机床和综合加工自动生产线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进行生产。