第一篇：多工步搬運機(jī)械手設(shè)計要點

多工步搬運機(jī)械手設(shè)計 引 言

隨著工業(yè)自動化的普及和發(fā)展，控制器的需求量逐年增大。殼體是閥類控制器上使用的通用型零件，該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度高，工藝過程長，殼體質(zhì)量一直是影響控制器精度的主要指標(biāo)之一。由于原有殼體的加工設(shè)備陳舊，工藝落后等原因，嚴(yán)重影響了控制器的發(fā)展。為了改變落后的生產(chǎn)狀態(tài)，緩解日趨緊張的供求關(guān)系，我們研究開發(fā)了多工步搬運機(jī)械手。在設(shè)備的整體構(gòu)思，總體布局，機(jī)構(gòu)功能，驅(qū)動和控制系統(tǒng)等方面，對原有設(shè)備進(jìn)行了徹底改造，投入運行以來，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)率高，工藝成本降低，深受廠家歡迎。工藝過程和總體布局

殼體是用牌號為HPb59－1的有色金屬合金，經(jīng)金屬模壓鑄成型，毛坯精度高。為了滿足設(shè)計要求，通常首先以殼體外表面為工藝基準(zhǔn)，加工殼體端面和定位止口，然后再以止口、端面及外殼凸臺為定位基準(zhǔn)，加工在殼體圓周上呈幅射狀分布的5個徑向階梯孔。徑向孔系的加工需要由12個工步完成，其中孔1和孔2的加工過程為：鉆孔—攻絲—鉆小孔。孔3，孔4和孔5的加工過程為：鉆孔—攻絲。多工步搬運機(jī)械手是加工殼體徑向孔類的專用設(shè)備。整機(jī)由框架、動力頭、機(jī)械手、夾具、排屑機(jī)構(gòu)，液壓驅(qū)動和控制系統(tǒng)等七部分組成，其全部工藝過程和總體布局如圖1所示。

圖1 工藝過程和總體布局整機(jī)呈口字型框架結(jié)構(gòu)，框架上面的導(dǎo)軌上吊裝著13個機(jī)械手，下面的工作臺面上設(shè)有13個輔助定位夾具，其中第3、6、8和10號4個夾具的轉(zhuǎn)位動作由轉(zhuǎn)位液壓缸和齒條、齒輪組成的傳動副完成。除零號夾具以外，其余12個夾具后面，分別安裝有12個呈線性排列的動力頭，進(jìn)行鉆孔和攻絲，動力頭的進(jìn)給和后退分別由裝在分配軸上的12個凸輪來控制，分配軸的動力由主電機(jī)(1.5 kW，1 440 r/min)通過行星擺線減速器帶動蝸輪和蝸桿機(jī)構(gòu)提供，各動力頭的初始位置可由各自的調(diào)整機(jī)構(gòu)來完成。為便于排屑，在動力頭和夾具下面設(shè)有由計數(shù)器控制的排屑電機(jī)，經(jīng)減速后啟動傳送帶進(jìn)行排屑，可在不停機(jī)的情況下，每加工5個工件自動地清理切屑。多工步搬運機(jī)械手設(shè)計

3.1 結(jié)構(gòu)組成和工作原理

我們設(shè)計的多工步搬運機(jī)械手是一個直角坐標(biāo)型式的二自由度機(jī)械手，其職能

符號和結(jié)構(gòu)，原理如圖2所示。

1.連接螺釘 2.升降液壓缸 3.彎板，導(dǎo)向螺釘 4.夾緊液壓缸 5.抓手 6.鉸鏈 7.工件 8.定位元件 9.墊片 10.球面墊圈

11.連接桿 12.小活塞桿(傳力機(jī)構(gòu))13.橫移缸

圖2 職能符號和結(jié)構(gòu)原理圖整機(jī)框架的導(dǎo)軌上安裝有一個單桿雙作用液壓缸，缸體固定。與活塞桿連接的滑塊上剛性地吊裝著13個機(jī)械手，當(dāng)活塞桿運動時，可使13個機(jī)械手同步完成左右橫移動，機(jī)械手的手臂是一個伸縮式復(fù)合液壓缸，手臂缸的活塞桿是夾緊缸的缸體，夾緊缸的活塞桿作為傳力機(jī)構(gòu)驅(qū)動以銷軸為鉸鏈的內(nèi)卡鉗式4指抓手，完成工件的抓取和釋放。為了防止手臂在上升和下降運動中，由于受力不均產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)影響工件的定位精度，在手臂活塞桿上裝有導(dǎo)向螺釘，螺釘與端蓋上的彎板滑槽配合進(jìn)行軸向?qū)?。夾緊缸的下端蓋的止口端面和外徑分別作為工件加工時的第一和第二基準(zhǔn)，13個機(jī)械手同時完成工件的自定位，夾緊，一起搬運工件進(jìn)行工序間轉(zhuǎn)換，生產(chǎn)率大為提

高。

3.2 機(jī)械手的精度設(shè)計

機(jī)械手的精度設(shè)計要求工件定位準(zhǔn)確，抓取精度高，重復(fù)定位精度和運動穩(wěn)定

性好，并有足夠的抓取能力。

由殼體零件的設(shè)計要求知道，階梯徑向孔系與殼體端面和定位止口中心線的平行度、垂直度和同軸度均有嚴(yán)格的精度要求(0.1 mm)。設(shè)計中我們?nèi)恿︻^回轉(zhuǎn)中心線與夾具中心線之間的同軸度為0.06 mm，動力頭回轉(zhuǎn)中心線與機(jī)械手中心線之間的垂直度為0.03 mm，同時還對機(jī)械手的定位準(zhǔn)確性提出了較高的要求。

遵循基準(zhǔn)重合原則，加工中以夾緊缸下端蓋上的止口端面和外徑作為第一和第二基準(zhǔn)面分別清除工件的三個自由度和兩個自由度，由殼體外端面凸臺在夾具中清除第六個自由度。設(shè)計中選取夾具的定位元件為錐體結(jié)構(gòu)，保證工件有較高的對中性，并確保工件在夾緊時能很好地進(jìn)行自定位(工件外面類似球形)。工件徑向階梯孔的周向位置精度由轉(zhuǎn)位夾具予以保證。

工件安裝在框架下工作臺面的夾具中，機(jī)械手吊裝在框架上面的滑軌上，每個工件都要經(jīng)過機(jī)械手12次搬運才能完成全部工藝過程，所以機(jī)械手的抓取精度在設(shè)計中十分重要。影響機(jī)械手抓取精度的因素很多，例如：框架上導(dǎo)軌面對框架下部工作臺面的平行度T1，夾具中定位元件中心線對工作臺面的垂直度T2，機(jī)械手的手部中心線對導(dǎo)軌安裝面的垂直度T3，機(jī)械手的手部中心線和夾具定位元件(略去工件中心線與定位元件中心線之間的同軸度誤差)中心線的同軸度即抓手的抓取精度為封閉環(huán)T∑，構(gòu)成如圖3所示尺寸鏈。

圖3 尺寸鏈設(shè)計中我們?nèi)∽ナ肿ト【萒∑=0.1 mm，則分配給各組成環(huán)的公差為：T1=0.05/220，T2=0.03/130，T3=0.03/400，同時取夾緊缸下端止口定位端面與止口外徑的垂直度為0.03mm，取止口定位外徑與工件止口內(nèi)徑的配合尺寸／g8，即：孔的尺寸為44A11(+0.48+0.32)，外徑即相當(dāng)于軸的尺寸為44g8(-0.009-0.048）則可以計算出最大配合間隙為0.528mm，最小配合間隙為0.329mm，均能滿足抓取精度要求。機(jī)械手臂部復(fù)合液壓缸中配合精度的設(shè)計，全部參照液壓缸的設(shè)計要求確定。

由于12個機(jī)械手固定吊裝在橫移缸活塞桿的滑塊上，各機(jī)械手之間的設(shè)計精度取±0.03 mm，橫移缸采用傳感器和機(jī)械擋塊作為定位系統(tǒng)，機(jī)械手的運動速度不高(<30 cm/s)，所以重復(fù)定位精度可達(dá)±0.02 mm，另外橫移液壓缸端部由于采用緩沖裝置，使機(jī)械手運動平穩(wěn)性也得到了可靠的保證。

機(jī)械手的抓取能力可參照鉗爪式手部的有關(guān)公式，結(jié)合機(jī)械手的幾何參數(shù)進(jìn)行計算。由于殼體重量較輕(≤2 kg)，夾緊缸內(nèi)徑d=40 mm，所以在液壓驅(qū)動系

統(tǒng)中有足夠大的夾緊力。機(jī)械手的驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計

機(jī)械手的驅(qū)動系統(tǒng)采用液壓方式，它具有在同等輸出功率下傳動裝置體積小、重量輕、運動平穩(wěn)、動態(tài)性能好等特點，13個機(jī)械手的左右橫移，上升和下降及夾緊和松開等動作及4個自動轉(zhuǎn)位夾具的回轉(zhuǎn)運動，分別采用由方向閥和節(jié)流閥控制的18個液壓缸驅(qū)動，全部執(zhí)行元件由一個4 kW的6級電動機(jī)帶動一個流量為24 l/min的單級葉片泵供油，使驅(qū)動系統(tǒng)的造價大幅度降低。機(jī)械手的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

在多工步搬運機(jī)械手的控制系統(tǒng)中，我們采用了PLC技術(shù)，選用霍爾傳感器作為主令檢測信號，使用日本立石公司生產(chǎn)的C40P作為控制器主體。

常用PLC梯形圖邏輯設(shè)計方法較多，設(shè)計中我們采用流程圖法，按照零件加工

過程設(shè)計出控制系統(tǒng)流程圖。

一般控制系統(tǒng)都是由若干個穩(wěn)定工作狀態(tài)組成，每個工作狀態(tài)是由于接受了某個切換主令信號而建立的。各個工作狀態(tài)用一個輔助繼電器進(jìn)行區(qū)分，輔助繼電器的狀態(tài)由切換主令信號來控制，這些切換主令信號分別來自按鈕、傳感器、定時器和計數(shù)器。輔助繼電器同時又是執(zhí)行元件的輸入變量。當(dāng)控制系統(tǒng)的輸入主令信號和執(zhí)行元件確定以后，將主令信號與各自工作狀態(tài)的約束條件，分別代入相應(yīng)的輔助繼電器邏輯方程和執(zhí)行元件的邏輯方程，即可完成自動工作循環(huán)的邏輯控制。最后再考慮手動控制系統(tǒng)及自動循環(huán)與手動控制之間的互鎖要求，即完成了全部控制系統(tǒng)的邏輯設(shè)計。結(jié)束語

由于多工步搬運機(jī)械手主機(jī)采用口字型框架結(jié)構(gòu)，13個機(jī)械手、夾具、動力頭在主機(jī)上、下、側(cè)面線性排列，使設(shè)備整體結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，并有條件采用臥式凸輪分配軸機(jī)構(gòu)對動力頭進(jìn)行集中控制，18個液壓缸采用一個泵站供油，中間環(huán)節(jié)少，節(jié)省能源，使設(shè)備總成本降低。機(jī)械手采用自定位夾緊機(jī)構(gòu)配合輔助夾具使工件的定位、夾緊、抓取等動作一并完成，有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量，工藝過程中，13個工步同時進(jìn)行，13個工件的搬運同步完成，生產(chǎn)節(jié)拍協(xié)調(diào)，生產(chǎn)效率高。尤其是采用PLC控制技術(shù)，操作程序變更方便，一旦產(chǎn)品規(guī)格型號改變，只要調(diào)換分配軸上的凸輪，調(diào)節(jié)驅(qū)動轉(zhuǎn)位夾具的油缸行程，更換夾具定位元件，即能對新產(chǎn)品進(jìn)行加工，所以，設(shè)備在控制器殼體徑向孔系加工中具有較大的柔性，利于產(chǎn)品更新。鑒于以上特點，該設(shè)備投產(chǎn)以來，不但為生產(chǎn)廠家?guī)砹丝捎^的經(jīng)濟(jì)效益，還受到了同行專家們的好評。

第二篇：搬運機(jī)械手設(shè)計畢業(yè)論文

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本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）

題

目：學(xué)生姓名：學(xué)

號：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師：

（屆）

搬運機(jī)械手設(shè)計

職稱：

****年**月**日

搬運機(jī)械手的設(shè)計

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和自動化生產(chǎn)線在企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，機(jī)械手作為自動化生產(chǎn)線的重要組成部分也得到了長足的發(fā)展和進(jìn)步，機(jī)械手的發(fā)展在企業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)收上起到了舉足輕重的作用。本文簡單介紹了本課題的意義和內(nèi)容，回顧了國內(nèi)外機(jī)械手的發(fā)展概況，并對工件搬運機(jī)械手的研究。作者根據(jù)本課題的研究依據(jù)，對機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)方案進(jìn)行了設(shè)計，確整體結(jié)構(gòu)和機(jī)、氣一體化的實現(xiàn)方法，畫出了各主要部件的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。

關(guān)鍵字：機(jī)械手；氣動；設(shè)計研究

Design of Manipulator for Transportation Abstract：With the development of the science and technology and the application of the automobile product line in the production, the manipulator, who serves as the important part of the automobile product line, has also experienced dramatic progress and development, manipulator as to play an extremely important part in the development and income of the corporations.This paper introduces the content and practical application value of the thesis, and reviews the development of manipulators inside and abroad, and manipulator which used transport workpiece has been studied.The writer introduces the gist of research, designs the machine system project of the manipulator, confirms the gantry configuration and the realization way with the machinery, gas-motivated and draws the machine configuration picture of master parts.Key words：manipulator, pneumatics, design and study

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目 錄 緒論...........................................................錯誤！未定義書簽。1.1 前言..........................................................錯誤！未定義書簽。1.2 機(jī)械手國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.........................................錯誤！未定義書簽。1.3 當(dāng)今機(jī)械手具有的特點.........................................錯誤！未定義書簽。2 機(jī)械手總體設(shè)計方案.............................................錯誤！未定義書簽。2.1 機(jī)械手基本形式的選擇.........................................錯誤！未定義書簽。2.2 機(jī)械手的主要運動方式和部件...................................錯誤！未定義書簽。2.3 驅(qū)動方式的選擇...............................................錯誤！未定義書簽。2.4 機(jī)械手的主要設(shè)計參數(shù).........................................錯誤！未定義書簽。3 機(jī)械手手部設(shè)計.................................................錯誤！未定義書簽。3.1 手部的種類及設(shè)計基本要求.....................................錯誤！未定義書簽。3.1.1 手部的種類.............................................錯誤！未定義書簽。3.1.2 手部設(shè)計基本要求.......................................錯誤！未定義書簽。3.2 手部的結(jié)構(gòu)設(shè)計及尺寸的計算...................................錯誤！未定義書簽。3.2.1 手部的設(shè)計.............................................錯誤！未定義書簽。3.2.2 手指指端設(shè)計...........................................錯誤！未定義書簽。3.2.3 手部各主要尺寸的確定...................................錯誤！未定義書簽。3.3 手部夾緊氣缸的設(shè)計...........................................錯誤！未定義書簽。3.3.1 手部加緊力FN的計算.....................................錯誤！未定義書簽。3.3.2 手部夾緊氣缸主要尺寸的確定.............................錯誤！未定義書簽。4 機(jī)械手手腕設(shè)計.................................................錯誤！未定義書簽。4.1 手腕設(shè)計基本要求.............................................錯誤！未定義書簽。4.2 手腕的結(jié)構(gòu)設(shè)計...............................................錯誤！未定義書簽。4.3 手腕回轉(zhuǎn)氣缸的設(shè)計...........................................錯誤！未定義書簽。4.3.1 手腕轉(zhuǎn)動時所需驅(qū)動力矩M驅(qū)的計算.......................錯誤！未定義書簽。4.3.2 手腕回轉(zhuǎn)氣缸主要尺寸的確定.............................錯誤！未定義書簽。5 機(jī)械手手臂設(shè)計.................................................錯誤！未定義書簽。5.1 手臂設(shè)計的基本要求...........................................錯誤！未定義書簽。5.2 手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計...............................................錯誤！未定義書簽。5.3 手臂伸縮氣缸的設(shè)計...........................................錯誤！未定義書簽。

I 本工作室有大量設(shè)計資料，承接機(jī)械類畢業(yè)設(shè)計和課程設(shè)計，需購買或設(shè)計請加Q631768401

5.3.1 手臂伸縮運動驅(qū)動力F的計算.............................錯誤！未定義書簽。5.3.2 手臂伸縮氣缸主要尺寸的確定.............................錯誤！未定義書簽。6 機(jī)械手機(jī)身設(shè)計.................................................錯誤！未定義書簽。6.1 機(jī)身整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計...........................................錯誤！未定義書簽。6.1.1 常見機(jī)身的結(jié)構(gòu).........................................錯誤！未定義書簽。6.1.2 機(jī)身整體結(jié)構(gòu)的選擇.....................................錯誤！未定義書簽。6.2 機(jī)身回轉(zhuǎn)氣缸的設(shè)計...........................................錯誤！未定義書簽。6.2.1 回轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動力矩M驅(qū)的計算..............................錯誤！未定義書簽。6.2.2 機(jī)身回轉(zhuǎn)氣缸主要尺寸的確定.............................錯誤！未定義書簽。6.3 機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計...........................................錯誤！未定義書簽。6.3.1 手臂偏重力矩M偏的計算..................................錯誤！未定義書簽。6.3.2 升降不自鎖條件分析計算.................................錯誤！未定義書簽。6.3.3 機(jī)身升降運動的液壓缸驅(qū)動力F的計算.....................錯誤！未定義書簽。6.3.4 軸承的選擇分析.........................................錯誤！未定義書簽。7 全文總結(jié)與展望.................................................錯誤！未定義書簽。7.1 全文總結(jié)......................................................錯誤！未定義書簽。7.1.1 機(jī)械系統(tǒng)方面...........................................錯誤！未定義書簽。7.1.2 驅(qū)動傳動方面...........................................錯誤！未定義書簽。7.2 展望..........................................................錯誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn)..........................................................................27 致謝..............................................................................28 附錄..............................................................................29

II 本工作室有大量設(shè)計資料，承接機(jī)械類畢業(yè)設(shè)計和課程設(shè)計，需購買或設(shè)計請加Q631768401

附 錄

1.氣動搬運機(jī)械手

QDBYJXS-A0 2.手部部件

SBBJ-A1 3.花鍵套

HJT-A2 4.花鍵軸

HJZ-A2 5.活塞軸

HSZ-A2 6.回轉(zhuǎn)氣缸上蓋

HZQGSG-A2 7.回轉(zhuǎn)氣缸下蓋

HZQGXG-A2 8.氣缸蓋及導(dǎo)桿

QGGJDG-A2 9.升降氣缸蓋(底座)

SJQGGDZ-A2 10.手臂支架及導(dǎo)桿套

SBZJJDGT-A2 11.手指

SZ-A3 12.手指端

SZD-A3 13.手指圓柱銷桿

SZYZXG-A3 14.手指支架及驅(qū)動桿套

SZZJJQDGT-A3 15.工件

GJ-A4 本工作室有大量設(shè)計資料，承接機(jī)械類畢業(yè)設(shè)計和課程設(shè)計，需購買或設(shè)計請加Q631768401

第三篇：搬運機(jī)械手畢業(yè)論文(設(shè)計)任務(wù)書要點

湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院

畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書

系（部）

機(jī)電工程學(xué)院

專業(yè)班級

08機(jī)電4班

設(shè)計題目

搬運機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)（設(shè)計內(nèi)容、目標(biāo)、要求、設(shè)計進(jìn)度等）設(shè)

1、本畢業(yè)論文應(yīng)達(dá)到的目的：

??對我們所掌握知識的一個綜合考察。

計

??檢驗我們在大學(xué)期間的學(xué)習(xí)情況以及綜內(nèi) 容 合應(yīng)用能力，通過實物的制作，鍛煉我們的目 標(biāo) 動手能力。

和 要 求 ??對從綜合運用知識、研究方案的設(shè)計、研究方法和手段的運用、應(yīng)用文獻(xiàn)資料、數(shù)據(jù)分析處理、PCL等軟件的綜合性運用能

指

導(dǎo)熊職

教才稱高級工程師師

高

學(xué)

生涂姓陽學(xué)

0825113439 名

龍 號

力。

2、本畢業(yè)論文應(yīng)達(dá)到的內(nèi)容和要求：

通過PLC內(nèi)部程序輸出不同的信號，從而驅(qū)動外部線圈來控制電動機(jī)或電磁閥產(chǎn)生不同的動作，可實現(xiàn)機(jī)械手的精確定位；其動作過程包括：下降、夾緊、上升、慢進(jìn)、快進(jìn)、慢進(jìn)、延時、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手動、單步、單周期、連續(xù)；來滿足生產(chǎn)中的各種操作要求。

??了解各個模塊要實現(xiàn)的功能，從而實現(xiàn)各個模塊的程序編輯。

??程序力求正確、簡潔、可讀性好，做好程序的注釋工作。

??嚴(yán)格按照分析、設(shè)計、實施的步驟，按時完成各階段的任務(wù)。

3、本畢業(yè)論文寫作進(jìn)度：

??第五學(xué)期第1-5周：查閱資料，了解題目。

??第六學(xué)期第6周：收集資料，熟悉開發(fā)環(huán)境，學(xué)習(xí)開發(fā)工具。

??第六學(xué)期第7-8周：總體設(shè)計搬運機(jī)械

手的各個部件，確定部件功能。

??第六學(xué)期第9-11周：詳細(xì)實現(xiàn)搬運機(jī)械手PLC的各個部件的模塊。

??第六學(xué)期第12-13周：用 PLC軟件，實現(xiàn)對各個模塊的整體控制。

??第六學(xué)期第14-15周：撰寫論文。

??第六學(xué)期第16-17周：模塊改進(jìn)，修改論文，論文評閱、答辯準(zhǔn)備。

指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日

教研室 審核

系(部

審 核

第四篇：搬運機(jī)械手動態(tài)控制設(shè)計-開題報告

開題報告

搬運機(jī)械手動態(tài)控制設(shè)計

0312001426 03電氣4班 程 誠

一、本課題的目的及研究意義：

搬運機(jī)械手設(shè)計是機(jī)械制造,機(jī)械設(shè)計和機(jī)械電子工程(機(jī)電一體化)等專業(yè)的一個重要的環(huán)節(jié),是學(xué)完技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課以后的一次專業(yè)課程內(nèi)容的綜合設(shè)計。通過設(shè)計提高學(xué)生的機(jī)構(gòu)分析與綜合的能力、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力、機(jī)電液一體化系統(tǒng)設(shè)計能力、掌握實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的設(shè)計方法。通過這一環(huán)節(jié)要求達(dá)到：

1）通過設(shè)計，把有關(guān)課程（機(jī)構(gòu)分析與綜合、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、液壓與氣動技術(shù)、自動控制理論、測試技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、微型計算機(jī)原理及應(yīng)用、自動機(jī)械設(shè)計等）中所獲得的理論知識在實際中綜合地加以運用，使這些知識得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識和生產(chǎn)密切地結(jié)合起來。因此，機(jī)械手設(shè)計是有關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課以后的綜合性的專業(yè)課程設(shè)計。

2）搬運機(jī)械手設(shè)計是機(jī)械設(shè)計及制造專業(yè)和機(jī)械電子工程專業(yè)的學(xué)生一次比較完整的機(jī)電一體化整機(jī)設(shè)計。通過設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生獨立的機(jī)械整機(jī)設(shè)計的能力，樹立正確的設(shè)計思想，掌握機(jī)電一體化機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的基本方法和步驟，為自動機(jī)械設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。

3）通過設(shè)計，使學(xué)生能熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料、計算圖表、手冊、圖冊和規(guī)范；熟悉有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和頒布標(biāo)準(zhǔn)，以完成一個工程技術(shù)人員在機(jī)械整體設(shè)計方面所必須具備的基本技能訓(xùn)練。

4）由幾名學(xué)生共同完成機(jī)械手設(shè)計工作，這樣既能培養(yǎng)學(xué)生獨立工作與分工協(xié)作完成大型設(shè)計的能力，又解決了工作量大，時間短的矛盾。

二、搬運機(jī)械手的概述

國內(nèi)外實際上使用權(quán)的定位控制的機(jī)械手，沒有“視覺”和“觸角”反饋。目前，世界各國正積極研制帶有“視角”和“觸角”的工業(yè)機(jī)械手，使它對所抓取的工件進(jìn)行分辨，選取所需要的工件，并正確地夾持工件，進(jìn)行精確地在機(jī)器中定位、定向。

為使機(jī)械手有“眼睛”去處理方位變化的工件和分辨開頭不同的零件，它由視覺傳感器輸入三個視圖方向的視覺信息，通過計算機(jī)進(jìn)行圖形分辨，分辨是否是所要抓取的工件。

為防止握力過大引起物件損壞或握力過小引起物件滑落下來，一般采用兩種方法：一是檢測把握物體手臂的變形，以決定適當(dāng)?shù)奈樟?；另一種是直接檢測指部與物件的滑動位移，來修正握力。

因此，這種機(jī)械手就具有以下幾個方面的性能： 1）能準(zhǔn)確地抓住方位變化的物體。2）能判斷對象的重量。3）能自動避開障礙物。

4）抓空或抓力不足時能檢測出來。

這種具有感知力并能對感知的信息作出反應(yīng)的機(jī)械手稱為智能機(jī)械手，它是有發(fā)展 前途的。

現(xiàn)在，搬運機(jī)械手的使用范圍只限于在簡單重復(fù)的操作方面節(jié)省人力，其效用是代替人從事繁重的工作和危險的工作臺，在惡劣環(huán)境下尤其明顯。至于在汽車工業(yè)和電子工業(yè)之類的費工的工業(yè)部門，機(jī)械手的應(yīng)用情況決不能說是很好的。雖然這些工業(yè)部門工時不足的問題很尖銳，但采用機(jī)械手只限于一小部分工序。其原因之一是，搬運機(jī)械手的性能還不能滿足這些部門的要求，適于機(jī)械手工作臺的范圍很狹小。另外經(jīng)濟(jì)性問題當(dāng)然也很重要，采用機(jī)械手來節(jié)約人力從經(jīng)濟(jì)上看不一不定期總是合算的。然而，利用機(jī)械手或類似機(jī)械設(shè)備節(jié)省人力和實現(xiàn)生產(chǎn)合理化的要求，今后還會持續(xù)增長，只要技術(shù)方面和價格方面存在的總是獲得解決，機(jī)械手的應(yīng)用必將會飛躍發(fā)展。

機(jī)械手是機(jī)械自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著機(jī)械技術(shù)特別是計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓舉重物的力量比人手大等特點，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用，例如：

(1)機(jī)床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床、組合機(jī)床上使用較為普遍。

(2)在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來裝配印制電路板，在機(jī)械行業(yè)中

它可以用來組裝零部件。

(3)可在勞動條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動。（4）可在危險場合下工作，如軍工品的裝卸、危險品及有害物的搬運等。(5)宇宙及海洋的開發(fā)。

(6)軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗。

三、主要研究內(nèi)容以及采用研究方法

在搬運機(jī)械手的控制系統(tǒng)中，我們采用了PLC技術(shù)。用流程圖法，按照零件加工過程設(shè)常用PLC梯形圖邏輯設(shè)計方法較多，設(shè)計中我們采計出控制系統(tǒng)流程圖。一般控制系統(tǒng)都是由若干個穩(wěn)定工作狀態(tài)組成，每個工作狀態(tài)是由于接受了某個切換主令信號而建立的。各個工作狀態(tài)用一個輔助繼電器進(jìn)行區(qū)分，輔助繼電器的狀態(tài)由切換主令信號來控制，這些切換主令信號分別來自按鈕、傳感器、定時器和計數(shù)器。輔助繼電器同時又是執(zhí)行元件的輸入變量。當(dāng)控制系統(tǒng)的輸入主令信號和執(zhí)行元件確定以后，將主令信號與各自工作狀態(tài)的約束條件，分別代入相應(yīng)的輔助繼電器邏輯方程和執(zhí)行元件的邏輯方程，即可完成自動工作循環(huán)的邏輯控制。最后再考慮手動控制系統(tǒng)及自動循環(huán)與手動控制之間的互鎖要求，即完成了全部控制系統(tǒng)的邏輯設(shè)計。

在工業(yè)自動化生產(chǎn)中，無論是單機(jī)還是組合機(jī)床，以及自動生產(chǎn)流水線，都要用到機(jī)械手來完成工件的取放。對機(jī)械手的控制主要是位置識別、運動方向控制和物料是否存在的判別。以附圖所示機(jī)械手為例，其任務(wù)是將傳送帶A上的工件或物品搬運到傳送帶B上。機(jī)械手的上升、下移、左移、右移抓緊和放松都是用雙線圈三位電磁閥氣動缸完成。當(dāng)某個電磁閥通電時，就保持相對應(yīng)的動作，即使線圈再斷電仍然保持，直到相反方向的線圈通電，相對應(yīng)的動作才結(jié)束。設(shè)備上裝有上、下、左、右、抓緊、放松六個限位開關(guān)，控制對應(yīng)工步的結(jié)束。傳送帶上設(shè)有一個光點開關(guān)，監(jiān)視工件到位與否。

四、機(jī)械手的性能指標(biāo)

機(jī)械手的主要參數(shù)是說明機(jī)械手的規(guī)格和性能的具體指標(biāo)，一般包括以下幾項：

1）抓取重量

抓取重量（又稱臂力）是指機(jī)械手所能抓取或搬運物件的最大重量，它對其他參

如行程范圍、坐標(biāo)形式和緩沖裝置的設(shè)計均有影響，是機(jī)械手最基本的參數(shù)。

2）運動速度 運動速度反映了機(jī)械手的生產(chǎn)水平，影響機(jī)械手的運動周期和工作效率，很多機(jī)械手由于速度低而限制了它的使用范圍。影響機(jī)械手動作快慢的兩個主要運動是手臂

和回轉(zhuǎn)運動。速度大小與機(jī)械手的驅(qū)動方式、定位方式、抓重大小和行程距離有關(guān)系。

3）行程范圍

機(jī)械手的手臂運動行程對使用性能有較大的影響。一般來說，通用機(jī)械手的手臂轉(zhuǎn)就盡可能大些，回轉(zhuǎn)行程范圍應(yīng)大于180度，使機(jī)械手具有一定的通用性；手臂伸縮行程及工作半徑要適宜，太大會增加手臂懸伸量，相應(yīng)的偏重力矩和轉(zhuǎn)動慣量也增加，且剛性降低，對于定位精度也難以保證。

4）定位精度

定位精度是衡量機(jī)械手工作質(zhì)量的又一重要指標(biāo)，是指機(jī)械手的運動部件從某一起始位置運動到預(yù)期的另一位置時所到達(dá)的實際位置的準(zhǔn)確程度。定位精度的高低取決于位置控制方式以及機(jī)械手運動部件本身的精度和剛度，并和抓取重量、運動速度等因素也有密切關(guān)系。定位精度包括位置設(shè)定精度和重復(fù)定位精度兩種，一般所說的定位精度是是指重復(fù)定位精度。

我們設(shè)計的成果將會根據(jù)這個幾性能指標(biāo)來測試，以檢驗它是否合格。

五、進(jìn)度安排

2007.1----2007.2 ：選定題目

2007.3----2007.4 ：開題報告，綜合敘述

2007.4----2007.5 ：設(shè)計方案的實施，設(shè)計控制原理圖，梯形圖程序，參數(shù)設(shè)置，控制信號端口連接

2007.5----2007.6 ：完成設(shè)計 2007.6中旬

： 畢業(yè)答辯

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳立德，機(jī)械制造裝備設(shè)計，北京：高等教育出版社，2006.4 [2] 李允文, 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計, 廣東：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.8 [3] 張建民，工業(yè)機(jī)器人[M]，北京：北京理工大學(xué)出版社，1996

第五篇：搬運機(jī)械手及PC設(shè)計任務(wù)書（本站推薦）

09機(jī)電班畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書

設(shè)計題目：搬運機(jī)械手及其PLC系統(tǒng)設(shè)計

一、畢業(yè)設(shè)計目的

畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計劃的最后一個極為重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運用所學(xué)過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練。這對學(xué)生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。主要目的：

一、培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識。

二、培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想，設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法。

三、培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想和使用技術(shù)資料、國家標(biāo)準(zhǔn)等手冊、圖冊工具書進(jìn)行設(shè)計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。

四、培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。

二、本課題的內(nèi)容和要求

（一）原始數(shù)據(jù)及技術(shù)要求： a、坐標(biāo)形式：直角坐標(biāo)系 b、機(jī)械手自由度： 三個

臂的運動行程：大臂上下移動行程600mm

上臂左右移動行程800mm

機(jī)械手油缸行程（根據(jù)機(jī)械手夾及松設(shè)計自定）

c、運動速度：使生產(chǎn)率滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求即可。（機(jī)械手最大移動速度為100mm/s，平均移動速度80mm/s）d、控制方式：PC控制。e、定位精度：±0.5mm。f、機(jī)械手最大抓重：20kg。g、驅(qū)動方式：液壓驅(qū)動。

（二）動作要求

搬運機(jī)械手示意圖

(a)工件傳送；(b)負(fù)載和傳感器

機(jī)械手處于原點起始位置，上限位開關(guān)及左限位開關(guān)合(X402和X404通)。當(dāng)按下啟動按鈕時，機(jī)械手從原點開始下降，下降到底時，碰到下限位開關(guān)X401接通)，下降停止。同時接通定時器，機(jī)械手開始夾緊工件，定時結(jié)束，夾持完成。機(jī)械手上升，上升到頂時，碰到上限位開關(guān)(X402接通)，上升停止。機(jī)械手右移，右移碰到有限位開關(guān)(X403接通)時，右移停止。機(jī)械手下降，下降到底，碰到下限位開關(guān)(X40l接通)時，下降停止。同時接通定時器，機(jī)械手放松工件，定時結(jié)束，工件已松開。機(jī)械手上升，上升到頂碰到上限位開關(guān)(X402接通)時，上升停止。機(jī)械手左移，左移到原點碰到左限位開關(guān)(X404接通)時，左移停止。于是機(jī)械手動作的一個周期結(jié)束。

（三）操作方式選擇

機(jī)械手的操作面板如下圖所示。

三、控制要求：

1、機(jī)械手控制應(yīng)有如操作面板所示的工作方式選擇，其連續(xù)操作即自動循環(huán)；

2、結(jié)合液壓系統(tǒng)設(shè)計，給出相應(yīng)元件動作表；

3、液壓電機(jī)為1.5kW，要求設(shè)置過載與短路保護(hù)；

4、應(yīng)有應(yīng)急停止功能。

四、設(shè)計任務(wù)

1.根據(jù)設(shè)計要求選擇PC型號，并分配I/O端口。2.選擇電氣元件、編制元件目錄表。3.機(jī)械手的設(shè)計。4.液壓系統(tǒng)的設(shè)計

5.設(shè)計并繪制以下工藝圖紙：

主電路圖、電器安裝板接線圖 機(jī)械手的機(jī)構(gòu)示意圖一張。液壓系統(tǒng)設(shè)計圖一張。

6.編寫設(shè)計、使用說明書、設(shè)計小結(jié)，列出參考資料目錄。

五、評閱、答辯、驗收

2012年4月15日到4月30日。

指導(dǎo)教師、評閱教師及答辯小組評定成績填寫分值，答辯小組綜合三項成績按優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個級別填寫總成績。

六、評分細(xì)則

1、優(yōu)秀（85分84分）1）、選題符合要求。

2）、論文學(xué)術(shù)水平較高，圖紙清潔，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計的結(jié)構(gòu)或工藝先進(jìn)，具備一定的推廣和應(yīng)用價值。3）、論文總字?jǐn)?shù)達(dá)到要求，各要素符合要求。4）、畢業(yè)論文文件符合要求。

3、及格（60分-69分）1）、選題符合要求。

2）、論文有一定的學(xué)術(shù)水平，內(nèi)容反映的概念基本正確，論證一般，沒有較大原則性錯誤。圖紙清潔，符合國家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計結(jié)構(gòu)或工藝一般?；揪邆渫茝V和應(yīng)用價值。

3）、論文總字?jǐn)?shù)基本達(dá)到要求，各要素基本符合要求。4）、畢業(yè)論文文件基本符合要求。

4、不及格（59分以下）

1）、選題不符合要求。字?jǐn)?shù)少于規(guī)定要求。

2）、論文學(xué)術(shù)水平低，基本理論、基本概念有原則性錯誤；技術(shù)路線或設(shè)計結(jié)構(gòu)工藝有明顯缺陷。不具備推廣和應(yīng)用價值。

3）、論文總字?jǐn)?shù)未達(dá)到規(guī)定要求或論文不按規(guī)定格式或未在規(guī)定時間上交論文。

4）、畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容為抄襲者。

江西理工大學(xué)南昌校區(qū)機(jī)電工程系

2011-11-26