搬运机械手的设计

第 0 页 毕 业 设 计（论文） （说 明 书） 题 目： 搬运机械手的设计 姓 名： 编 号： XXXXX 学院 年 月 日 第 1 页 摘要 本课题设计的为通用圆柱坐标系机械手。工业机械手是工业生产的必然产 物，它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进 行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发 展起着重要作用。因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。实践证 明，工业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。工业生产中经常出现的笨重工件的搬 运和长期频繁、单调的操作，采用机械手是有效的。此外，它能在高温、低温、 深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性， 有着广阔的发展前途。 通过对机械手进行结构设计和液压传动原理设计，它能实现自动上料运动， 自动搬运棒料。机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定。 关键词： 搬运机械手,手爪,手腕,手臂,液压，PLC 第 2 页 Abstract This topic design for general cylindrical coordinate manipulator. Industrial machinery hand is the inevitable product of industrial production, it is a copy of the upper part of the human body functions, in accordance with a predetermined transfer request or the workpiece hold the tools to operate the equipment automation technology, to achieve industrial production automation, the promotion of industrial production of the further development plays an important role in. So they have strong vitality of the people by the extensive attention and welcome. Practice has proved, the industrial robot can replace the staff of the heavy labor, significantly reduced labor intensity of workers, improve working conditions, improve labor productivity and the level of automation. Industrial production often appears in the bulky workpiece handling and frequent long-term, monotonous operation, a mechanical hand to be effective. In addition, it can be in high temperature, low temperature, water, the universe, radioactive and other toxic, pollution of the environment under the conditions of operation, but also show its superiority, there are broad development prospects. Through the mechanical hand for structure design and the hydraulic transmission principle design, it can realize the automatic feeding, automatic handling bar. The manipulator motion speed is to meet the requirements to set the productivity. Key words: manipulator, gripper, wrist, arm, hydraulic, PLC 第 3 页 目录 摘要 .1 ABSTRACT .2 第一章 绪论 .4 1.1 搬运机械手的组成 .4 1.2 设计的主要内容 .5 第二章 搬运机械手执行机构的设计 .7 2.1 手部设计计算 .7 2.1.1 对手部设计的要求 .7 2.1.2 拉紧装置原理 .8 2.1.3 手部驱动力的计算 .8 2.2 腕部回转设计计算 .11 2.2.1 腕部的结构形式 .11 2.2.2 手腕驱动力矩的计算 .12 2.3 手臂伸缩机构设计计算 .14 2.4 手臂升降机构设计 .15 2.4.1 尺寸设计 .16 2.4.2 尺寸校核 .17 2.5 手臂回转机构设计 .18 2.5.1 计算扭矩 M1 .19 2.5.2 机构工作参数总结： .20 2.6 液压泵的初选择 .20 第三章 搬运机械手驱动系统的设计 .23 3.1 手部抓取缸 .23 3.2 腕部摆动液压回路 .24 3.3 手臂伸缩液压缸回路 .25 3.5 手臂回转摆动缸回路 .26 3.6 总体系统图 .26 第四章 搬运机械手控制系统的设计 .29 4.1 机械手的模拟工作过程 .29 4.2 机械手的操作原理 .31 4.3 机械手传送系统梯形图 .31 参考文献 .34 致谢 .35 第 4 页 第一章 绪论 1.1 搬运机械手的组成 搬运机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成 图 1.1 搬运机械手的动作顺序和检测元件、执行元件的布置示意图 1.执行机构：包括手部、手腕、手臂和立柱等部件 手部：是机械手与工件接触的部件。由于与物体接触的形式不同，可分为夹持式和吸附 式手部。由于本课题的工件是圆柱状棒料，所以采用夹持式。由手指和传力机构所构成，手 指与工件接触而传力机构则通过手指夹紧力来完成夹放工件的任务。 手腕：是联接手部和手臂的部件，起调整或改变工件方位的作用。 手臂：支承手腕和手部的部件，用以改变工件的空间位置。 立柱：是支承手臂的部件。手臂的回转运动和升降运动均与立柱有密切的联系。机械手 的立柱通常为固定不动的。 第 5 页 机座：是机械手的基础部分。机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故 起支承和联接的作用。 2.驱动系统：机械手的驱动系统是驱动执行运动的传动装置。常用的有液压传动、气压 传动、电力传动和机械传动等四种形式。 3.控制系统：控制系统是机械手的指挥系统 ，它控制驱动系统，让执行机构按规定的 要求进行工作，并检测其正确与否。一般常见的为电器与电子回路控制，计算机控制系统也 不断增多。 搬运机械手各系统相互之间的关系如方框图 1.2 所示。 图1.2 机械手组成方框图 1.2 设计的主要内容 设计通用圆柱坐标系机械手及控制系统。设计中的机械手各动作由液压缸驱动，并有电 磁阀控制，技术指标如下： 抓重：50N-200N 自由度（四个自由度） 动作 符号 行程范围 速度 伸缩 X 400mm 小于 250mm/s 升降 Z 300mm 小于 70mm/s 第 6 页 回转 0120 小于 90/s 手腕运动参数 回转 行程范围 0180 速度 小于 90/s 手指夹持范围：棒料，直径 5070mm，长度 4501200mm 定位精度：3mm。 控制方式：PLC 第 7 页 第二章 搬运机械手执行机构的设计 2.1 手部设计计算 2.1.1 对手部设计的要求 1、有适当的夹紧力 手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持稳定可靠，变形小，且不损坏棒料的 已加工表面。对于刚性很差的棒料夹紧力大小应该设计得可以调节，对于本应考虑采用自锁 安全装置。 2、有足够的开闭范围 本机械手手部的手指有张开和闭合装置。工作时，一个手指开闭位置以最大变化量称为 开闭范围。对于回转型手部手指开闭范围，可用开闭角和手指夹紧端长度表示。手指开闭范 围的要求与许多因素有关，如工件的形状和尺寸，手指的形状和尺寸，一般来说，工 作环境许可，开闭范围大一些较好，如图 2.1 所示。 图 2.1 机械手开闭示例简图 第 8 页 3、力求结构简单，重量轻，体积小 手部处于腕部的最前端，工作时运动状态多变，其结构，重量和体积直接影响整个机械 手的结构，抓重，定位精度，运动速度等性能。因此，在设计手部时，必须力求结构简单， 重量轻，体积小。 4、手指应有一定的强度和刚度 5、其它要求 对于夹紧机械手，根据工件的形状为圆形棒料，因此最常采用的是外卡式两指钳爪，夹 紧方式用常闭史弹簧夹紧，松开时，用单作用式液压缸。此种结构较为简单，制造方便。 2.1.2 拉紧装置原理 如图 2.3 所示：油缸右腔停止进油时，弹簧力向右工件，油缸右腔进油时松开工件。 当油缸的右腔停止进油时，弹簧收到向右的力，使与弹簧相连的手部受到向右的拉力， 从而使手爪合拢。当油腔的右腔进油时，弹簧受到向左的压力，使与弹簧相连的手爪向外伸 出，从而放松工件。 左出油口 右进油口 图 2.2 缸示意简图 2.1.3 手部驱动力的计算 第 9 页 图 2.3 手部受力分析 1.手指 2.销轴 3.拉杆 4.指座 如图所示为滑槽式手部结构。在拉杆 3 作用下销轴 2 向上的拉力为 P，并通过销轴中心 O 点，两手指 1 的滑槽对销轴的反作用力为 P1、P2 ，其力的方向垂直于滑槽中心线 OO1 和 OO2 并指向 O 点，P1 和 P2 的延长线交 O1O2 于 A 及 B，由于 O1OA 和O2OA 均为直角 三角形，故 AOC=BOC=。根据销轴的力平衡条件，即 Fx=0,P1=P2;Fy=0 P=2P1cos P1=P/2cos 销轴对手指的作用力为 p1。手指握紧工件时所需的力称为握力（即夹紧力），假想握 力作用在过手指与工件接触面的对称平面内，并设两力的大小相等，方向相反，以 N 表示。 由手指的力矩平衡条件，即m01(F)=0 得 P1h=Nb 因 h=a/cos 所以 P=2b(cos) N/a2 式中 a手指的回转支点到对称中心线的距离（毫米）。 工件被夹紧时手指的滑槽方向与两回转支点连线间的夹角。 由上式可知，当驱动力 P 一定时， 角增大则握力 N 也随之增加，但 角过大会导致 第 10 页 拉杆（即活塞）的行程过大，以及手指滑槽尺寸长度增大，使之结构加大，因此，一般取 =3040。这里取角 =30 度。 这种手部结构简单，具有动作灵活，手指开闭角大等特点。查工业机械手设计基础 中表 2-1 可知，V 形手指夹紧圆棒料时，握力的计算公式 N=0.5G，综合前面驱动力的计算 方法，可求出驱动力的大小。为了考虑工件在传送过程中产生的惯性力、振动以及传力机构 效率的影响，其实际的驱动力 P 实际应按以下公式计算，即： P 实际=PK1K2/ 式中 手部的机械效率，一般取 0.850.95； K1安全系数，一般取 1.22 K2工作情况系数，主要考虑惯性力的影响， K2 可近似按下式估计， K2=1+a/g，其中 a 为被抓取工件运动时的最大加速度，g 为重力加速度。 本机械手的工件只做水平和垂直平移，当它的移动速度为 500 毫米/秒，移动加速度为 1000 毫米/秒 ，工件重量 G 为 98 牛顿，V 型钳口的夹角为 120,=30时，拉紧油缸的驱2 动力 P 和 P 实际计算如下： 根据钳爪夹持工件的方位，由水平放置钳爪夹持水平放置的工件的当量夹紧力计算 公式 N=0.5G 把已知条件代入得当量夹紧力为 N=49（N） 由滑槽杠杆式结构的驱动力计算公式 P=2b(cos) N/a 得2 P=P 计算=245/27(cos30) 49=122.5(N) P 实际=P 计算 K1K2/ 取 =0.85, K1=1.5, K2=1+1000/98101.1 则 P 实际=122.51.51.1/0.85=238(N) 第 11 页 2.2 腕部回转设计计算 腕部是联结手部和臂部的部件，腕部运动主要用来改变被夹物体的方位，它动作灵活， 转动惯性小。本课题腕部具有回转这一个自由度，可采用具有一个活动度的回转缸驱动的腕 部结构。 要求：回转 0180，即90 角速度 W 小于 90/s 以最大负荷计算 2.2.1 腕部的结构形式 本搬运机械手采用回转油缸驱动实现腕部回转运动，结构紧凑、体积小，但密封性差， 回转角度为115. 如下图所示为腕部的结构，定片与后盖，回转缸体和前盖均用螺钉和销子进行连接和 定位，动片与手部的夹紧油缸缸体用键连接。夹紧缸体也指座固连成一体。当回转油缸的两 腔分别通入压力油时，驱动动片连同夹紧油缸缸体和指座一同转动，即为手腕的回转运动。 图 2.4 机械手的腕部结构 第 12 页 2.2.2 手腕驱动力矩的计算 驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩必须克服手腕起动 时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与缸径、定片、端盖等 处密封装置的摩擦阻力矩以及由于转动的重心与轴线不重合所产生的偏重力矩。手腕转动时 所需要的驱动力矩可按下式计算： M 驱=M 惯+M 偏+M 摩 （N.m） 式中 M 驱驱动手腕转动的驱动力矩 M 惯惯性力矩 （N.m） M 偏参与转动的零部件的重量（包括工件、手部、手腕回转缸体的 动片）对转动轴线所产生的偏重力矩 （N.m） M 摩手腕转动轴与支承孔处的摩擦力矩 （N.m） 图 2.5 腕部回转力矩计算图 摩擦阻力矩 M 摩 M 摩 = （N1D1+N2D2） （N.m）2f 式中 f轴承的摩擦系数，滚动轴承取 f=0.02，滑动轴承取 f=0.1； N1 、N2 轴承支承反力 （N）； D1 、D2 轴承直径（m） 第 13 页 由设计知 D1=0.035m D2=0.054m N1=800N N2=200N G1=98N e=0.020 时 M 摩 =0.1（2000.035+8000.054）/2 得 M 摩 =2.50（N.m） 工件重心偏置力矩引起的偏置力矩 M 偏 M 偏 =G1 e （N.m） 式中 G1工件重量（N） e偏心距（即工件重心到碗回转中心线的垂直距离），当工件重心与手腕回转中心 线重合时，M 偏为零 当 e=0.020，G1=98N 时 M 偏 =1.96 （Nm） 腕部启动时的惯性阻力矩 M 惯 当知道手腕回转角速度 时，可用下式计算 M 惯 M 惯 =（J+J 工件） （Nm） t 式中 手腕回转角速度 （1/s） T手腕启动过程中所用时间（ s），（假定启动过程中近为加速 运动） J手腕回转部件对回转轴线的转动惯量（ kgm ）2 J 工件工件对手腕回转轴线的转动惯量 （kgm ） 按已知计算得 J=2.5，J 工件 =6.25， =0.3m/ m ,t=22 故 M 惯 = 1.3（ Nm） 当知道启动过程所转过的角度 时，也可以用下面的公式计算 M 惯： M 惯= （J+J 工件） （Nm）2 式中 启动过程所转过的角度（rad）; 手腕回转角速度 （1/s）。 考虑到驱动缸密封摩擦损失等因素，一般将 M 取大一些，可取 M =1.11.2 （M 惯+M 偏+M 摩 ） （N.m） 第 14 页 M = 1.2（2.5+1.96+1.3 ） =6.9 （N.m） 2.3 手臂伸缩机构设计计算 手臂是机械手的主要执行部件。它的作用是支撑腕部和手部，并带动它们在空间运动。 臂部运动的目的，一般是把手部送达空间运动范围内的任意点上，从臂部的受力情况看， 它在工作中即直接承受着腕部、手部和工件的动、静载荷，而且自身运动又较多，故受力较 复杂。 机械手的精度最终集中在反映在手部的位置精度上。所以在选择合适的导向装置和定位 方式就显得尤其重要了。 手臂的伸缩速度为小于 250m/s 行程 L=400mm 1.手臂右腔工作压力，公式得： P=（F+ F 摩）/S 式中：F取工件重和手臂活动部件总重，估算 F=30+25=55kg， F 摩=1800N。 所以代入公式得：F=2350N 由课本液压与气压传动表 9-2 表得：负载小于 5KN 时，工作压力小于 0.8MPa， 取 P=0.6MPa S=（F+ F 摩）/P =（5510+1800）/0.6 =3917mm 由 S=R得 R= =35.3mm 则 D=70.6mm3.14/S 由课本液压与气压传动查表 4-2 得直径为 80mm 2.手臂右腔流量，公式得： Qmax=sv 第 15 页 =25040 =1256000.65mm/s =1256ml/s 2.4 手臂升降机构设计 手臂执行机械手动作，实现机械手功能，通过升降机构可以实现机械手整体的上升与下 降，联接手爪可以实现货物的上升与下降。 由于手臂重量较大，因此，升降需要导向和支撑部件来实现功能。 手臂的升降速度小于 70mm/s，行程为 300mm，符号为 Z 手臂回转气缸的尺寸设计与校核 手臂升降机构如图 2.6 图 2.6 手臂升降机构 工作原理： 第 16 页 当液压油从下端油口输入时，升降液压缸将做上升运动，液压油从上端油口回油；当液 压油从上端油口进油时，液压缸做下降运动，液压油从下端油口回油 2.4.1 尺寸设计 气缸长度设计为 ,气缸内径为 ,半径 R=105mm,轴径 半mb120mD210mD402 径 ,气缸运行角速度 = ，加速度时间 0.5s,压强 ,mR20s/9 tMPa.0 则力矩： 2 )(rRpM ).(5 )02.15.(04.6mN 2.4.2 尺寸校核 测定参与手臂转动的部件的质量 ,分析部件的质量分布情况，kgm120 质量密度等效分布在一个半径 的圆盘上，那么转动惯量：r 2 1J10.2 （ ）6.2.mkg tJM.惯 ).(108596mN 考虑轴承，油封之间的摩擦力，设定摩擦系数 ,2k 第 17 页 惯摩 Mk.）（ mN.451082 总驱动力矩 摩惯驱 ）（ mN.413508 设计尺寸满足使用要求。M驱 2.5 手臂回转机构设计 本课题手臂具有回转这一个自由度，可采用具有一个活动度的回转缸驱动的手臂结构。 要求：回转 0210 角速度 W 小于 90/s 以最大负荷计算： 当工件装夹在手爪上，伸缩手臂处于最大长度时，采用估算法，总重为 100Kg，伸缩液 压缸伸出总长度 L=800mm。 第 18 页 图 2.7 手臂回转机构 回转液压缸的工作原理： 改回转液压缸为，轴不转动，缸桶转动。轴当液压油从 B 侧进入时，回转液压缸缸桶 逆时针转动；当液压油从 A 侧进入时，回转液压缸缸桶顺时针转动 本课题手臂具有回转这一个自由度，可采用具有一个活动度的回转缸驱动的手臂结构。 要求：回转 0210 角速度 W 小于 90/s 以最大负荷计算： 当工件装夹在手爪上，伸缩手臂处于最大长度时，采用估算法，总重为 100Kg，伸缩液 压缸伸出总长度 L=800mm。 2.5.1 计算扭矩 M1 设重力集中于离手指中心 250mm 处，假设所夹的重物的重力为 F，即扭矩 M2 为： M2=FS =10000.25=250（NM） 由于有油缸配件、摆动缸的摩擦力矩的存在，暂且在计算力矩的基础上乘以系数 =1.2 第 19 页 则 M 总= M2=2501.2=300（NM） 由公式 T=Pb（A1-mm ）106/8 其中： b叶片密度，这里取 b=3cm； A1摆动缸内径, 这里取 A1=15cm； mm转轴直径 , 这里取 mm=6cm。 所以代入公式 P=8T/b（A1-mm）106 =8300/0.03（0.15-0.06）106 =4.23Mpa 由 W=8Q/（A1-mm）b 所以 Q=W（A1-mm）b/8 =（/4）（0.15-0.06）0.03/8 =0.5610-4m/s =56ml/s 2.5.2 机构工作参数总结： 手部抓紧 直径 70mm 行程 50mm 工作压力 4.18MPa 流量 251.2ml/s 速度 50mm/s 腕部回转 内径 120mm 转轴直径 50mm 行程 0180（90） 工作压力 2.71MPa 流量 35ml/s 速度小于 90/s 小臂伸缩 内径 80mm 行程 400mm 工作压力 0.6MPa 流量 1256ml/s 速度小于 250m/s 手臂升降 内径 100mm 行程 300mm 工作压力 0.6MPa 速度小于 70mm/s 第 20 页 流量 549.5ml 手臂回转 内径 150mm 转轴直径 60mm 行程 0210 工作压力 4.23MPa 流量 56ml/s 速度小于 90/s 2.6 液压泵的初选择 1.根据小节 2.5.2 中计算所得参数可知 所需液压最高压力 P=4.23Mpa 所需液压最大流量 Q=1256ml/s 选取 CB-D 型液压泵（齿轮泵） 此泵工作压力为 10Mpa，转速为 1800r/min，工作流量 Q 在 3270ml/r 之间，即 900mm/s2100mm/s，可以满足需要。 2.验算腕部摆动缸： T=Pb（A1-mm） m106/8 W=8v/（A1- mm）b 式中：m机械效率取： 0.850.9 v容积效率取： 0.70.95 所以代入公式得： T=2.710.03（0.12-0.05 ）0.85106/8 =102.8（N M） TM=121（N M） 代入公式得： Wmax=（83510-6）0.85/（ 0.12-0.05）0.03 第 21 页 =0.667rad/s W/21.57rad/s 因此，取腕部回转油缸工作压力 P=3Mpa 流量 Q=40ml/s 3.验算手臂回转摆动缸： T=Pb（A1-mm） m106/8 W=8v/（A1- mm）b 式中：m机械效率取： 0.850.9 v容积效率取： 0.70.95 所以代入公式得： T=4.230.03（0.15-0.06）0.85106/8 =254.8（NM） TM 总 =300（NM） 代入公式得： Wmax=（85610-6）0.85/（ 0.15-0.06）0.03 =0.672rad/s W/21.57rad/s 因此，取腕部回转油缸工作压力 P=5Mpa 流量 Q=60ml/s 圆整其他缸的数值： 手部抓取缸工作压力 P =4.5Mpa 流量 Q=300ml/ s 小臂伸缩缸工作压力 P =0.6Mpa 流量 Q=1300ml/s 手臂升降缸工作压力 P =0.6Mpa 流量 Q=600ml/s 4.确定电机规格： 第 22 页 通过对液压泵的型号的确定，液压泵选取 CB-D 型液压泵，额定压力 P=10Mpa，工作流 量在 3270ml/r 之间。选取 1500ml/s（90L/min）为额定流量的泵 因此：传动功率 功率=压力流量/（60效率） N=PQ/ 式中：=0.8 （经验值） 所以代入公式得： N=1090/（ 600.8） =18.75KW 选取 380V 交流异步电动机的额定功率 20KW，转速为 2940r/min。 第三章 搬运机械手驱动系统的设计 第 23 页 经过比较分析以及工业上的应用，驱动系统的设计采用液压驱动装置 3.1 手部抓取缸 图 3.1 钳式手爪缸液压原理图 泵的供油压力 P 取 10Mpa，流量 Q 取系统所需最大流量即 Q=1300ml/s。 因此，需装调速阀，流量定为 300ml/s，工作压力 P=5Mpa。 采用： YF-B10B 溢流阀 2FRM5-20/102 调速阀 23E1-10B 二位三通阀 第 24 页 3.2 腕部摆动液压回路 图 3.2 腕部摆动液压回路 工作压力 P=3Mpa 流量 Q=40ml/s 采用： 2FRM5-20/102 调速阀 34E1-10B 三位四通换向阀 YF-B10B 溢流阀 第 25 页 3.3 手臂伸缩液压缸回路 图 3.3 手臂伸缩液压缸回路 工作压力 P=0.6Mpa 流量 Q=1300ml/s 采用： YF-B10B 溢流阀 2FRM5-20/102 调速阀 23E1-10B 三位四通阀 图 3.3 手臂伸缩液压缸回路 3.4 手臂升降液压缸回路 图 3.4 手臂升降液压缸回路 第 26 页 工作压力 P=0.6Mpa 流量 Q=600ml/s 采用： YF-B10B 溢流阀 2FRM5-20/102 调速阀 23E1-10B 三位四通阀 3.5 手臂回转摆动缸回路 图 3.5 手臂回转摆动缸回路 工作压力 P=4.23MPa 流量 Q=56ml/s 采用： 2FRM5-20/102 调速阀 34E1-10B 三位四通换向阀 YF-B10B 溢流阀 3.6 总体系统图 第 27 页 图 3.6 总体系统图 工作过程 小臂伸长手部抓紧腕部回转小臂回转小臂收缩手部放松 电磁铁动作顺序如表 3.1 第 28 页 表 3.1 电磁铁动作顺序表 元件 动作 YA1 YA2 YA3 YA4 YA5 YA6 YA7 YA8 小臂伸长 + + - + - + 手部抓紧 + + - + - + - 腕部回转 + + - + - - - 小臂收缩 + - - - + - + - 手部放松 + - - - + - + 第 29 页 第四章 搬运机械手控制系统的设计 控制系统是机械手的重要组成部分。根据本课题的要求采用 PLC 控制方式，机械手的手 部、腕部、臂部等的动作以及相关机械的协调动作都是通过 PLC 的控制来实现的。主要控制 内容有动作的顺序，动作的位置与路径、动作的时间。 4.1 机械手的模拟工作过程 图 4.1 机械手的工作过程 由于控制点数比较少，因此我们选择使用小型 PLC 来控制，通过对经济效益的比较， 我们采用三菱 PLC，采用 FX2N-40MR 1 输入输出点数的分配 - 第 30 页 表 4.1 输入和输出点的分配 名 称 代号 输入 名 称 代号 输入 名 称 代号 输出 启动 SB1 X000 夹紧 SB5 X010 电磁阀下降 YV1 Y000 下限行程 SQ1 X001 放松 SB6 X011 电磁阀夹紧 YV2 Y001 上限行程 SQ2 X002 单步上升 SB7 X012 电磁阀上升 YV3 Y002 右限行程 SQ3 X003 单步下降 SB8 X013 电磁阀右行 YV4 Y003 左限行程 SQ4 X004 单步左移 SB9 X014 电磁阀左行 YV5 Y004 停止 SB2 X005 单步右移 SB10 X015 原点指示 EL Y005 手动操作 SB3 X006 回原点 SB11 X016 连续操作 SB4 X007 工件检测 SQ5 X017 2.输入和输出点原理接线图 输入和输出点原理接线图如图 4.2 所示。 图 4.2 原理接线图 第 31 页 4.2 机械手的操作原理 操作原理图如 4.3 所示。 图 4.3 自动操作状态转移图 4.3 机械手传送系统梯形图 回原位程序和自动操作程序。是用步进顺控方式编程。在各步进顺控末行，都以 RET 第 32 页 结束本步进顺控程序块。但两者又有不同。回原位程序不能自动返回初始态 S1。而自动操 作程序能自动返回初态 S2。 第 33 页 图 4.4 机械手传递系统梯形图 第 34 页 参考文献 1 张应金 . PLC 在机械手搬运控制系统中的应用.自动化博览，2008 年 02 月刊：71- 73. 2 曾繁铃 . 工业机械手设计基础. 常熟理工学院报， 2008 年 4 月第 22 卷第 4 期 101- 104. 3 罗庚合.蔡霞. 搬运机械手的 PLC 控制. 西安航空技术高等专科学校，2002 年，第 20 卷第一期：7-9. 4 言纪兰.懂峰. 基于 PLC 控制的搬运机械手的应用. 机械工程与自动化，2008 年 4 月第 2 期：156-158 5 杨峰. SMR 搬运机械手的 PLC 控制系统设计. 机车车辆工艺，1998 年第 6 期： 36-40. 6 詹贵印.周红梅.三自由度液压机械手的 PLC 控制研究. 装备制造行业应用，2007 年 7 月：109-112. 7 姜培刚.盖玉先. 机电一体化系统设计. 北京：机械工业出版社，2008 年. 8 王坤.何小柏. 机械设计.北京：高等教育出版社，1996 年. 9宋学义著. 袖珍液压气动手册. 北京：机械工业出版社，1995 年 3 月 10陈奎生著. 液压与气压传动. 武汉：武汉理工大学出版社，2008 年 5 月 11SMC（中国）有限公司 . 现代实用气动技术. 北京：机械工业出版社，2003 年 10 月 12徐文灿著. 气动元件及系统设计. 北京：机械工业出版社，1995 13曾孔庚.工业机器人技术发展趋势. 机器人技术与应用论坛 14寿庆丰.一种多指多关节机器手爪. 机械设计 1999 年第 3 期，第 3 卷 15高微,杨中平,赵荣飞等.机械手臂结构优化设计. 机械设计与制造 2006 年第 1 期 第 35 页 致谢 本次设计是在我的导师悉心指导下完成的。刘老师严谨的治学态度和精益求精的工作作 风使我受益匪浅。在此，我首先向刘老师表示诚挚的感谢，并致以崇高的敬意! 本次毕业设 计是大学期间所学知识的综合运用，通过这次设计把所学的基础理论和专业课程作了一个总 结和回顾，加深了对理论的理解，能够掌握机械设计的全套思路，为即将走上工作岗位和以 后的发展打下了一定的基础。 在设计过程中，我查阅了大量的图书资料以及网络上的资料，包括机械零件、材料力学、 液压控制、几何量公差与测量、机械制图、机械手设计基础等等，尤其是在从对各类设计手 册的查阅中，我的知识面得到了很大的提高；通过对该课题的独立设计，使我对机械知识有 了一个更加深入的了解，对机械这门学科有了进一步的理解。也使我独立设计的能里有了极 大的提高。 在课题的研究和开发阶段，我得到了很多老师的大力支持和帮助，在此一并向他们表示 衷心的感谢。在设计过程中，遇到不懂的地方，我也经常与同事、同学进行讨论，解决难题。 感谢所有关心我的朋友和老师，同时感谢平职学院的良好学习环境使我避免了很多的弯路。 当然，由于本人设计水平有限、在课程中没有接触过机械手的相关课程，实际经验的不 足，以及时间上的限制，在设计中难免存在一些错误。恳请老师给予以批评以及指正。