關(guān)節(jié)式自動上下料機械手設(shè)計【三自由度 圓柱坐標(biāo)式液壓驅(qū)動】【三菱PLC】

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號0515011202設(shè)計題目關(guān)節(jié)式自動上下料機械手設(shè)計（PLC控制）設(shè)計內(nèi)容目標(biāo)和要求（設(shè)計內(nèi)容目標(biāo)和要求、設(shè)計進度等）內(nèi)容:了解關(guān)節(jié)式機械手的基本結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法，學(xué)習(xí)PLC控制的有關(guān)內(nèi)容，利用PLC的梯形圖編寫程序，掌握液壓系統(tǒng)的設(shè)計，學(xué)會查找資料，利用資料解決問題。要求：1 完成關(guān)節(jié)式機械手的整體裝配圖；2 完成液壓系統(tǒng)原理圖；3 完成PLC外部接線圖；4 完成PLC梯形圖編程，運行程序通過；5 完成相關(guān)英文翻譯一篇；6 撰寫設(shè)計說明書，要求字跡工整。指導(dǎo)教師簽名：年 月 日系 部審 核 此表由指導(dǎo)教師填寫 由所在系部審核2-1畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)生開題報告課題名稱關(guān)節(jié)式自動上下料機械手設(shè)計（PLC控制）課題來源生產(chǎn)實踐課題類型AX指導(dǎo)教師王海濤（副教授）學(xué)生姓名郭嘉文學(xué) 號0515011202專業(yè)班級05機制2班本課題的研究現(xiàn)狀、研究目的及意義工業(yè)機械手是人類創(chuàng)造的一種機器,更是人類創(chuàng)造的一項偉大奇跡,其研究、開發(fā)和設(shè)計是從二十世紀(jì)中葉開始的.我國的工業(yè)機械手是從80年代七五科技攻關(guān)開始起步,在國家的支持下,通過七五,八五科技攻關(guān),目前已經(jīng)基本掌握了機械手操作機的設(shè)計制造技術(shù),控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù),運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆，孤焊，點焊，裝配，搬運等機器人，其中有130多臺噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，孤焊機器人已經(jīng)應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的看來，我國的工業(yè)機械手技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定距離。如：可靠性低于國外產(chǎn)品，機械手應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距。影響我國機械手發(fā)展的關(guān)鍵平臺因素就是其軟件，硬件和機械結(jié)構(gòu)。目前工業(yè)機械手仍大量應(yīng)用在制造業(yè)，其中汽車工業(yè)占第一位（占28.9%），電器制造業(yè)第二位（占16.4%），化工第三位（占11.7%）。發(fā)達國家汽車行業(yè)機械手應(yīng)用占總保有量百分比為23.4%53%，年產(chǎn)每萬輛汽車所擁有的機械手?jǐn)?shù)為（包括整車和零部件）：日本88.0臺，德國64.0臺，法國32.2臺，英國26.9臺，美國33.8臺，意大利48.0臺世界工業(yè)機械手的數(shù)目雖然每年在遞增，但市場是波浪式向前發(fā)展的。在新世紀(jì)的曙光下人們追求更舒適的工作條件，惡劣危險的勞動環(huán)境都需要用機器人代替人工。隨著機器人應(yīng)用的深化和滲透，工業(yè)機械手在汽車行業(yè)中還在不斷開辟著新用途。機械手的發(fā)展也已經(jīng)由最初的液壓，氣壓控制開始向人工智能化轉(zhuǎn)變，并且隨著電子技術(shù)的發(fā)展和科技的不斷進步，這項技術(shù)將日益完善。上料機械手與卸料機械手相比，其中上料機械手中的移動式搬運上料機械手適用于各種棒料，工件的自動搬運及上下料工作。例如鋁型材擠壓成型鋁棒料的搬運及高溫材料的自動上料作業(yè)，最大抓取棒料直徑達180mm，最大抓握重量可達30公斤，最大行走距離為1200mm。根據(jù)作業(yè)要求及載荷情況，機械手各關(guān)節(jié)運動速度可調(diào)。移動式搬運上料機械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)，小車行走機構(gòu)，液壓泵站電器控制系統(tǒng)組成，同時具有高溫棒料啟動疏料裝置及用于安全防護用的光電保護系統(tǒng)。整個機械手及液壓系統(tǒng)均集中設(shè)置在行走小車上，結(jié)構(gòu)緊湊。電氣控制系統(tǒng)采用OMRON可編程控制器，各種作業(yè)的實現(xiàn)可以通過編程實現(xiàn)。2-2本課題的研究內(nèi)容工業(yè)機器人系統(tǒng)由三大部分六個子系統(tǒng)組成。 三大部分是：機械部分，傳感部分，控制部分。六個子系統(tǒng)是：驅(qū)動系統(tǒng)，機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，感受系統(tǒng)，機器人環(huán)境交互系統(tǒng)，人機交互系統(tǒng)，控制系等等。該機械手為機床上下料機械手，圓柱體工件約30千克，要求下料之后馬上上料,一次完成上下料兩步驟。動作順序：加工工位等候-機械手臂下降-手爪收攏夾緊已加工好的工件-手臂上升-手臂回轉(zhuǎn)至卸料工位-手臂下降-（手腕回轉(zhuǎn)）手爪松開工件-手臂上升-回轉(zhuǎn)至加工工位-手臂下降-手爪松開工件-手臂上升至等待工位等候。機械手的動作全部采用液壓驅(qū)動，PLC控制。一、機械手驅(qū)動系統(tǒng)的選擇：設(shè)計機械手時,選擇哪一類驅(qū)動系統(tǒng),要根據(jù)機械手的用途,作業(yè)要求,機械手的性能規(guī)范,控制功能,維護的復(fù)雜程度,運行的功耗,性能與價格比以及現(xiàn)有條件等綜合因素加以考慮.在注意各類驅(qū)動系統(tǒng)特點的基礎(chǔ)上,綜合上述各因素,充分論證其合理性,可行性,經(jīng)濟性以及可靠性后進行最終的選擇。按動力源的不同機器人又分為:電氣驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣動驅(qū)動三種。液壓驅(qū)動的特點是功率大，氣動驅(qū)動存在沖擊力大，精度難以控制等缺點，而電氣驅(qū)動具有控制方便、J性能好等優(yōu)點。（綜合考慮本機械手采用液壓驅(qū)動）二、機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計：機械結(jié)構(gòu)是物料抓取機械手最終的執(zhí)行機構(gòu)，是機器人賴以實現(xiàn)各種運動的實體，機械結(jié)構(gòu)的布局、類型、傳動方式以及驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計直接關(guān)系著機器人的工作性能。機械結(jié)構(gòu)按坐標(biāo)形式主要有直角坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、SCARA型和關(guān)節(jié)型等。直角坐標(biāo)型機器人操作臂的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、剛度高，三個關(guān)節(jié)的運動相互獨立，其間沒有禍合，不影響末端手爪的姿態(tài)，不產(chǎn)生奇異狀態(tài)，運動和控制都比較簡單;缺點是占地面積大，動作范圍小，操作靈活性差。球坐標(biāo)機器人和圓柱坐標(biāo)機器人占地面積小，工作空間較大，在空間中的定位也比較直觀，但是它們的移動關(guān)節(jié)不容易防護，極坐標(biāo)型機器人也存在移動關(guān)節(jié)不易防護的問題，它們多用于一些特殊的作業(yè)環(huán)境。SCARA型機器人的主要特點是結(jié)構(gòu)輕便，響應(yīng)快，最適用于在垂直方向完成零件的裝配作業(yè)。關(guān)節(jié)型機器人操作臂的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，動作靈活，在作業(yè)空間內(nèi)手臂的干涉最小，工作空間大;缺點是進行控制時計算量比較大，確定末端執(zhí)行部件的位姿不直觀。針對該上下料機械手，為了使它具有一定的操作靈活性和較好的使用性能，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用圓柱坐標(biāo)型。整個機器人系統(tǒng)設(shè)計為四個自由度。 自由度的分布情況為：機身的升降和回轉(zhuǎn)，手臂的伸縮，手腕的回轉(zhuǎn)。三、手部的結(jié)構(gòu)設(shè)計：手部就是與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。為了使機械手的通用性更強，把機械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計成可更換結(jié)構(gòu)，當(dāng)被夾持工件是圓柱刀柄時，使用夾持式手部;當(dāng)該機械手做其他用途，被夾持工件是板料時，可使用氣流負(fù)壓式吸盤。（本課題工件為圓柱體工件，所以手部采用夾持式）2-3具體設(shè)計內(nèi)容和要求一、設(shè)計內(nèi)容：1了解關(guān)節(jié)式機械手的基本結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法2械手手部結(jié)構(gòu)和運動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計3機械手驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計4學(xué)習(xí)PLC控制的有關(guān)內(nèi)容，利用PLC的梯形圖編寫程序5繪制零件圖和裝配圖，設(shè)計說明書一份二、設(shè)計要求：1完成關(guān)節(jié)式機械手的整體裝配圖2完成液壓系統(tǒng)原理圖3完成PLC外部接線圖4完成PLC梯形圖編程，運行程序通過5完成相關(guān)英文翻譯一篇6撰寫設(shè)計說明書，要求字跡工整本課題研究的實施方案、進度安排一、實施方案：通過生產(chǎn)廠房中的實際觀察，以及利用網(wǎng)絡(luò)或圖書館參閱有關(guān)關(guān)節(jié)式上下料機械手的資料，根據(jù)已有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和設(shè)計要求，在老師的指導(dǎo)下進行合理的設(shè)計。二、進度安排： 1）3月20-31日，主要進行畢業(yè)設(shè)計的準(zhǔn)備工作，熟悉題目，收集資料，明確研究目的和任務(wù)； 2）4月1-25日，設(shè)計方案的確定，設(shè)計參數(shù)和尺寸的計算和分析； 3）4月26-5月15日，繪制機械手各部分圖紙（手爪圖、手腕圖、手臂圖和它們的組合圖）； 4）5月16-5月27日，收尾完善，編寫畢業(yè)設(shè)計論文，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計答辯； 5）5月28-6月5日，畢業(yè)答辯。3畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)生申請答辯表課 題 名 稱關(guān)節(jié)式自動上下料機械手設(shè)計（PLC控制）指導(dǎo)教師（職稱）王海濤（副教授）申 請 理 由申請畢業(yè)學(xué)生所在系部機械工程系專業(yè)班級05機制（本）2學(xué)號0515011202 學(xué)生簽名： 日期：畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評審表序號評分項目（理工科、管理類）評分項目(文科)滿分評分1工作量外文翻譯152文獻閱讀與外文翻譯文獻閱讀與文獻綜述103技術(shù)水平與實際能力創(chuàng)新能力與學(xué)術(shù)水平254研究成果基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識論證能力255文字表達文字表達106學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求15總 分100評語 （是否同意參加答辯） 指導(dǎo)教師簽名： 另附畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)記錄冊 年 月 日4畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱人評審表學(xué)生姓名郭嘉文專業(yè)班級05機制（本）2學(xué)號0515011202設(shè)計（論文）題目關(guān)節(jié)式自動上下料機械手設(shè)計（PLC控制）評閱人評閱人職稱序號評分項目（理工科、管理類）評分項目(文科)滿分評分1工作量外文翻譯152文獻閱讀與外文翻譯文獻閱讀與文獻綜述103技術(shù)水平與實際能力創(chuàng)新能力與學(xué)術(shù)水平254研究成果基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識論證能力255文字表達文字表達106學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求15總 分100評語 評閱人簽名： 年 月 日5畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯表學(xué)生姓名郭嘉文專業(yè)班級05機制（本）2學(xué)號0515011202設(shè)計（論文）題目關(guān)節(jié)式自動上下料機械手設(shè)計（PLC控制）序號評審項目指 標(biāo)滿分評分1報告內(nèi)容思路清新；語言表達準(zhǔn)確，概念清楚，論點正確；實驗方法科學(xué)，分析歸納合理；結(jié)論有應(yīng)用價值。402報告過程準(zhǔn)備工作充分,時間符合要求。103創(chuàng) 新對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。104答 辯回答問題有理論依據(jù)，基本概念清楚。主要問題回答準(zhǔn)確，深入。40總 分100答辯組評語 答辯組組長（簽字）： 年 月 日 答辯委員會意見答辯委員會負(fù)責(zé)人（簽字）： 年 月 日6-1畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯記錄表學(xué)生姓名郭嘉文專業(yè)班級05機制（本）2學(xué)號0515011202設(shè)計（論文）題目關(guān)節(jié)式自動上下料機械手設(shè)計（PLC控制）答辯時間答辯地點答辯委員會名單問題1提問人： 問題：回答（要點）：問題2提問人： 問題：回答（要點）：問題3提問人： 問題：回答（要點）：記錄人簽名問題4提問人： 問題：回答（要點）：問題5提問人： 問題：回答（要點）：問題6提問人： 問題：回答（要點）：問題7提問人： 問題：回答（要點）：問題8提問人： 問題：回答（要點）：記錄人簽名6-27畢業(yè)設(shè)計（論文）成績評定總表學(xué)生姓名： 郭 嘉 文 專業(yè)班級： 05機制（本）2 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：關(guān)節(jié)式自動上下料機械手設(shè)計（PLC控制）成績類別成績評定指導(dǎo)教師評定成績評閱人評定成績答辯組評定成績總評成績40%+20%+40%評定等級注：成績評定由指導(dǎo)教師、評閱教師和答辯組分別給分(以百分記)，最后按“優(yōu)(90-100)”、“良(80-89)”、“中(70-79)”、“及格(60-69)”、“不及格(60以下)”評定等級。其中， 指導(dǎo)教師評定成績占40%，評閱人評定成績占20%，答辯組評定成績占40%。