文档介绍：目录
摘要 1
引言 1
2
2
2
4
5
6
6
6
11
11
13
14
18
18
18
结束语 26
致谢 26
参考文献 26
附录 27
摘要
机械手设计包括机械结构设计,检测传感系统设计和控制系统设计等,是机械、电子、检测、控制和计算机技术的综合应用。本课题通过对设计要求的分析,设计出机械手的总体方案,重点阐述了手部结构的设计以及控制系统硬软件的设计,完成了整个系统工作的动画设计。实现了机械手的基本搬运功能,达到了预期要求,具有一定的应用前景。
关键词:机械手 PLC 动画
引言
随着世界经济和技术的发展,人类活动的不断扩大,机器人应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展,也从制造领域转向非制造领域,各种各样的机器人产品随之出现。像海洋开发、宇宙探测、采掘、建筑、医疗、农林业、服务、娱乐等行业都提出了自动化各机器人化的要求。随着机器人的产生和大量应用,很多领域,许多单一、重复的机械工作由机器人(也称机械手)来完成。
工业机器人是一种能进行自动控制的、可重复编程的,多功能的、多自由度的、多用途的操作机, 广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本,有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样,工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。
机械手是一种模仿人手动作,并按设定的程序来抓取、搬运工件或夹持工具,机械手可在空间抓放物体,动作灵活多样,适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产,广泛应用于自动生产线、自动机的上下料、数控设备的自动换刀装置中。机械手一般由执行系统、驱动系统、控制系统和人工智能组成,主要完成移动、转动、抓取等动作。
控制系统是机械手的指挥系统,它通过控制驱动系统,让执行器按照规定的要求进行工作,并检测其正确与否。可编程控制器(PLC)是一种数定运算操作的电子系统,它将逻辑运算、顺序控制、时序、计数、算术运算等控制程序,用指令形式存放在存储器中,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种机械或生产过程。与继电器控制线路相比,PLC具有可靠性高、抗干扰能力强;编程简单、使用方便;设计、安装容易,维护工作量少;功能完善、通用性强;体积小、能耗低等特点。因此,机械手控制系统越平越多的由可编程控制器来实现。

:
,放到另一个工作点上。
,进行夹紧力的计算分析。初值给定如下:
工件质量m=
摩擦系数μ=
重力加速度g=
垂直加速度a==
水平加速度a==
回转半径r=
角速度ω=
角加速度β=
安全系数S=
夹角φ=45°
。
:
根据主要的运动参数选择运动形式是结构设计的基础。常见机器人的运动形式有四种,下面分别论述其特点,然后确定运动形式。

直角坐标型机器人的结构简图如图1-1所示,它在x,y,z轴上的运动是独立的,3个关节都是移动关节,关节轴线相互垂直,它主要用于生产设备的上下料,也可用于高精度的装卸和检测和作业。这种形式的主要特点是:
(1)在三个直线方向上移动,运动容易想象。
(2)计算比较方便。
(3)由于可以两端支撑,对于给定的结构长度,其刚性最大。
(4)要求保留较大的移动空间,占用空间较大。
(5)要求有较大的平面安装区域。
(6)滑动部件表面的密封较困难,容易被污染。

圆柱坐标型机器人的结构简图如图1-2所示,R、θ和x为坐标系的三个坐标,其中R是手臂的径向长度,θ是手臂的角位置,x是垂直方向上手臂的位置。这种形式的主要特点是:
(1)容易想象和计算。
(2)能够伸入形腔式机器内部。
(3)空间定位比较直观。
(4)直线驱动部分难以密封、防尘及防御腐蚀物质。
(5)手臂端部可以达到的空间受限制,不能到达靠近立柱或地面的空间。