（全套CAD）機械手及控制系統設計㊣精品文檔值得下載

械手焊接電源焊縫自動跟蹤裝置也有了突破。

從技術方面來說，我國已經具備了獨立自主發展中國機械手技術的基礎。

.課題研究的內容和預計達到目的本課題主要研究的是基于的機械手模型控制系統的設計，包括硬件的設計和軟件的設計。

通過設計編制程序實現機械手模型控制系統的自動控制。

利用組態軟件設計出人機界面，進行設備和數據對象的連接，實現動畫連接，實現機械手的監控。

通過將機械手的動作過程進行動畫演示，使機械手的動作形象化。

提供較為直觀清晰準確的機械手運行狀態，為維修和故障診斷提供多方面的可能性，充分提高系統的工作效率。

本課題要達到的目的有.機械手的機構能滿足其動作要求，實現相應功能。

.上升，下降，夾緊等動作的實現手段。

.電動機正反轉的控制。

.運用控制動作的轉換.完成基本設計后要達到以下要求實現原位下降夾緊上升右移下降放松上升左移原位的動作搬運過程平穩可靠，斷電情況下不會出現工件的脫落。

第章機械手介紹在本課題中機械手主要是由執行機構，控制系統，驅動系統三部分所構成。

其中執行機構即機械手的機械部分，由于此課題主要研究的是通用機械手的控制系統設計，所以在這里不需要再另外進行機械部分的設計，所以這里只做簡要的介紹。

顧名思義在本課題中執行機構即是指機械手，而機械手又由手指，關節，大臂，小臂，支座等幾部分構成，通過這幾部分來模擬人手臂，以期完成需要的動作實現其功能。

與此同時在該裝置中驅機械手，控制系統，設計，畢業設計，全套，圖紙章緒論.課題研究的目的和意義機械手是工業自動化領域中經常遇到的種控制對象。

近年來隨著工業自動化的發展機械手逐漸成為門新興學科，并得到了較快的發展。

機械手廣泛地應用與鍛壓沖壓鍛造焊接裝配機加噴漆熱處理等各個行業。

特別是在笨重高溫有毒危險放射性多粉塵等惡劣的勞動環境中，機械手由于其顯著的優點而受到特別重視。

總之，機械手是提高勞動生產率，改善勞動條件，減輕工人勞動強度和實現工業生產自動化的個重要手段。

國內外都十分重視它的應用和發展。

可編程序控制器是專為在工業環境下應用而設計的實時工業控制裝置。

隨著微電子技術自動控制技術和計算機通信技術的飛速發展，在硬件配置軟件編程通訊聯網功能以及模擬量控制等方面均取得了長足的進步，已經成為工廠自動化的標準配置之。

由于自動化可以節省大量的人力物力等，而也具有其他控制方式所不具有的特殊優越性，如通用性好實用性強硬件配套齊全編程方法簡單易學，因此工業領域中廣泛應用。

機械手在美國加拿大等國家應用較多，如用果實采摘機械手來摘果實裝配生產線上應用智能機器人等。

我國自動化水平本身比較低，因此用來控制的機械手還比較少。

本次課題設計的機械手就是通過來實現自動化控制的。

通過此次設計可以更進步學習的相關知識，了解世界先進水平，盡可能多的應用于實踐。

.國內外機械手研究概況機械手自二十世紀六十年代初問世以來，經過多年的發展，現在已經成為制造業生產自動化中重要的機電設入到的。

當外部的開關信號閉合，則輸入繼電器的線圈得電，在程序中其常開觸電閉合，常閉觸電斷開。

這些觸點可以在編程時任意使用，使用次數不受限制。

每個輸入繼電器都對應有個映像寄存器，在每個掃描周期的開始，對個輸入點進行采樣，并把采樣值通過輸入繼電器送到映像寄存器。

在接下來的本周期各階段不在改變輸入映像寄存器中的值，直到下個掃描周期的輸入采樣階段。

實際輸入點數不能超過所提供的具有外部接線端子的輸入繼電器的數量，具有地址而未用的輸入映像區可能有剩余，它們可以做其他編程元件使用，但為了程序的清晰和規范，建議不報這些未用的輸入繼電器作為它用。

.輸出繼電器位于存儲器的輸出過程映像寄存器區，都有個上的物理輸出端子與之對應。

當通過程序使得輸出繼電器線圈得電時，上的輸出端開關閉合，可以作為控制外部負載的開關信號。

同時在程序中其常開觸電閉合，常閉觸電斷開。

這些內部的觸點可以在編程時任意使用，使用次數不受限制。

在每個掃描周期的輸入采樣程序執行等階段，并不把輸出結果信號直接送到輸出繼電器，而只是輸出映像寄存器只有在每個掃描周期的最后階段才將輸出映像寄存器中的結果同時送到輸出鎖存器，對輸出點進行刷新。

實際輸出點數不能超過所提供的具有外部接線端子的輸入繼電器的數量，未用的輸出映像寄存器可做它用但為了程序的清晰和規范，建議不使用這些未用的輸出繼電器。

.通用輔助繼電器或中間繼電器位存儲器的位存儲器區，其作用和繼電器接觸器控制系統中的中間繼電器相同，它在中沒有外部的輸入端子或輸出端子與之對應，因此它不能受外部信能力趕上了工業控制計算機通信能力的提高發展了多種局部總線和網絡，因而也可構成為個集散系統。

特別是個人計算機也被吸收到系統中。

在過程控制的發展將是智能變送器和現場總線，暨向下拓展功能，開放總線。

在微電子技術發展的背景下，從硬件的角度來看，工業計算機集散系統之間的差別正在縮小，都將由類似的些微電子元件微處理器大容量半導體存儲器和模件組成。

編程方面也有很多相同點。

由于和計算機屬于兩類產品，經過幾十年的發展都形成了自身的裝置特點和軟件工具，實際上它們的區別仍然存在。

用編程器或計算機編程，編程語言是梯形圖功能塊圖順序功能表圖和指令表等。

集散系統自身或用計算機結構形成組態構成開發系統環境。

特別需要提出的是，與總線工控機的區別，無論從維修安裝和模件功能都很相似。

更適用于黑模式下運行，但在線運行時若要進行較大的程序修改，其能力略遜于工控機，但是從開關量控制而言，的性能優于工控機。

總的來說，在選擇控制器時，首先要從工程要求現場環境和經濟性等方面考慮。

沒有哪種控制器是絕對完善的，也沒有哪種產品絕對差，只能說根據不同的環境選擇更適用的產品。

實現的自動控制系統，其控制功能基本都是通過設計軟件來實現的，這種軟件是利用廠商提供的指令系統，根據機械設備的工藝流程來設計。

自問世以來，經過多年的發展，在美國歐洲日本等工業發達國家已成為重要產業，當前，在國際市場上已成為最受歡迎的工業控制暢銷產品，用設計自動控制系統已成為世界系統主要采用電機驅動，通過電機來給予整個裝置提供動力和運動支持，它的選擇是經過與其他驅動方式相互比較后得來的，這點在后面的論文中會有詳細的介紹。

最后關于機械手的控制系統的選擇及其控制功能的實現，由于軟件具有簡單易學，使用和維護方便，運行穩定可靠，設計施工周期短等優點，因此這里選擇的是可編程邏輯控制器控制系統。

.機械手驅動系統選型該機械手共具有三個獨立的轉動關節，連同末端機械手的運動，共需要三個動力源。

機械手常用的驅動方式有液壓驅動氣壓驅動和電機驅動三種類型。

這三種方法各有所長，各種驅動方式的特點見表表三種驅動方式的特點對照內容驅動方式液壓驅動氣動驅動電機驅動輸出功率很大，壓力范圍為大，壓力范圍為，最大可達較大控制性能利用液體的不可壓縮性，控制精度較高，輸出功率大，可無級調速，反應靈敏，可實現連續軌跡控制氣體壓縮性大，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，難以實現高速高精度的連續軌跡控制控制精度高，功率較大，能精確定位，反應靈敏，可實現高速高精度的連續軌跡控制，伺服特性好，控制系統復雜響應速度很高較高很高結構性能及體積結構適當，執行機構可標準化模擬化，易實現直接驅動。

功率質量比大，體積小，結構緊湊，密封問題較大結構適當，執行機構可標準化模擬化，易實現直接驅動。

功率質量比大，體積小，結構緊湊，密封問題較小伺服電動機易于標準化，結構性能好，噪聲低，電動機般需配置減速裝置，除電動機外，難以直接驅動，結構緊湊，無密封問題安全性防爆性能較好，用液壓油作傳動介質，在定條件下有火災危險防爆性能好，高于個大氣壓時應注意設備的抗壓性設備自身無爆炸和火災危險，直流有刷電動機換向時有火花，對環境的防爆性能較差對環境的影響液壓系統易漏油，對環境有污染排氣時有噪聲無在工業機械手中應用范圍適用于重載低速驅動，電液伺服系統適用于噴涂機械手點焊機械手和托運機械手適用于中小負載驅動精度要求較低的有限點位程序控制機械手，如沖壓機械手本體的氣動平衡及裝配機械手氣動夾具適用于中小負載要求具有較高的位置控制精度和軌跡控制精度速度較高的機械手，如伺服噴涂機械手點焊機械手弧焊機械手裝配機械手等成本液壓元件成本較高成本低成本高維修及使用方便，但油液對環境溫度有定要求方便較復雜機械手驅動系統各有其優缺點，通常對機械手的驅動系統的要求有．驅動系統的質量盡可能要輕，單位質量的輸出功率要高，效設備。

目前，正式投入使用的絕大部分機械手屬于第代機械手，即程序控制機械手。

這代機械手基本上采用點位控制系統，沒有感覺外界環境信息的感覺器官，主要用于焊接噴漆和上下料。

第二代機械手具有感覺器官，仍然以程序控制為基礎，但可以根據外界環境信息對控制程序進行校正。

這代機械手通常采用接觸傳感器類的簡單傳感裝置和相應的適應性算法。

現在，第三代機械手正在第第二代機械手的基礎上蓬勃發展起來，它是能感知外界環境與對象物，并具有對復雜信息進行準確處理，對自己行為做出自主決策能力的智能化機械手。

它能識別景物，具有觸覺視覺力覺聽覺味覺等多種感覺，能實現搜索追蹤辨色識圖等多種仿生動作，具有專家知識語音功能和自學能力等人工智能。

目前機械手技術有了新的發展出現了仿人型機械手微型機械手和微操作系統如細小工業管道機械手移動探測系統微型飛行器等機械手化機器智能機械手不僅可以進行事先設定的動作，還可按照工作狀況相應地進行動作，如回避障礙物的移動，作業順序的規劃，有效的動態學習等。

機械手的應用領域正在向非制造業和服務業方向擴展，并且蓬勃發展的軍用機械手也將越來越多地裝備部隊。

國外方面近幾年國外工業機械手領域有如下幾個發展趨勢。

機械手性能不斷提高，而單機價格不斷下降機械結構向模塊化可重構化發展控制系統向基于機的開放型控制器方向發展傳感器作用日益重要虛擬現實技術在機械手中的作用已從仿真預演發展到用于過程控制。

國內方面目前在些機種方面，如噴涂機械手弧焊機械手點焊機械手搬運機械手裝配機械手特種機械手水下爬壁管道遙控等機械手基本掌握了機械手操作機的設計制造技術，解決了控制驅動系統的設計和配置，軟件的設計和編制等關鍵技術，還掌握了自動化噴漆線弧焊自動線及其周邊配套設備的全套自動通信協調控制技術在基礎元件方面，諧波減速器