搬运机械手的设计和运动仿真

盐城纺织职业技术学院

搬运机械手设计

目录

中文摘要 ............................................................................................................................................ 4 英文摘要 ............................................................................................................................................ 4 主要符号表 ........................................................................................................................................ 5 一 绪论 ............................................................

摘 要

本文对自动搬运机械手进行了总体机构设计，能够完成机械手整体的旋转，机械手手臂的升降和伸缩，根据机械手的技术参数分别设计了机械手的夹持式手部结构计算出了夹持 物料时手抓气缸缩需要的驱动力，设计了手臂伸缩、升降用的气缸的所需驱动力和机械手回转时电机的功率选择。设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图。利用PLC对机械手进行控制，选取了合适的PLC的型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图和梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。

关键词：机身回转机构，机身升降机构，手臂伸缩机构，气动，可编程序控制器(PLC)

1

ABSTRACT

This article conducted the overall institution design of mandrel handling robot, the robot is able to complete the robot overall rotation, the robotic arm can move and stretch, according to the manipulator specifications, I de

兰州工业学院毕业设计（论文）

兰州工业学院

毕业设计（论文）

任务书

机电工程 学院 机电一体化技术 专业 设 计 题 目 搬运机械手设计及PLC控制

学 生 姓 名 班 级 起 止 日 期 指 导 教 师 李宝栋

年 月 日

1

兰州工业学院毕业设计（论文）

1.毕业设计的原始数据：

[1] 论文所用相关资料从校图书馆书籍或网上下载获得； [2] 数据资料由教师根据生产实践提供。

2.毕业设计(论文)的内容和要求(包括技术要求、图表要求以及工作要求等)：

设计一搬运机械手，满足下列技术要求，绘制各主要零件图和装配图，并采用S7-200 PLC进行控制。 [1] 末端载荷：5KG [2] 自由度数：4 [3] 坐标形式：圆柱坐标 [4] 最大工作半径：1500

兰州工业学院毕业设计（论文）

兰州工业学院

毕业设计（论文）

任务书

机电工程 学院 机电一体化技术 专业 设 计 题 目 搬运机械手设计及PLC控制

学 生 姓 名 班 级 起 止 日 期 指 导 教 师 李宝栋

年 月 日

1

兰州工业学院毕业设计（论文）

1.毕业设计的原始数据：

[1] 论文所用相关资料从校图书馆书籍或网上下载获得； [2] 数据资料由教师根据生产实践提供。

2.毕业设计(论文)的内容和要求(包括技术要求、图表要求以及工作要求等)：

设计一搬运机械手，满足下列技术要求，绘制各主要零件图和装配图，并采用S7-200 PLC进行控制。 [1] 末端载荷：5KG [2] 自由度数：4 [3] 坐标形式：圆柱坐标 [4] 最大工作半径：1500

沈阳理工大学应用技术学院课程设计说明书

前言

可编程序控制器（Programmable Logic Controller）是以微处理器为核心，综合了微电子技术、自动化技术、网络通讯技术于一体的通用工业控制装置。英文缩写为PC或PLC。它具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，更得到用户的好评。因而在机械、能源、化工、交通、电力等领域得到了越来越广泛的应用，成为现代工业控制的三大支柱（PLC，机器人和CAD/CAM）之一。

初期的PLC只是用于逻辑控制的场合，代替继电器控制系统。随着微电子技术的发展，PLC以微处理器为核心，适用于开关量、模拟量和数字量的控制，它已进入过程控制和位置控制等场合的控制领域。目前，可编程序控制器既保留了原来可编程序逻辑控制器的所有优点，又吸收和发展了其他控制装置的优点，包括计算机控制系统、过程仪表控制系统、集散系统、分散系统等。在许多场合，可编程序控制器可以构成各种综合控制系统，例如构成逻辑控制系统、过程控制系统、数据采集和控制系统、图形工作站等等。

这次课程设计主要对城市交通灯控制作了简要的说明和概述。

毕业论文

题 目： 基于PLC的物料搬运

机械手控制系统设计

学生姓名： 袁涛 学生学号： 0808020243 系 别： 电气信息工程学院 专 业： 自动化 届 别： 2012届 指导教师： 孙静

基于PLC的物料机械搬运手自动化控制系统设计

学生：袁涛 知道教师：孙静

淮南师范学院电气信息工程系

摘 要:机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因此被广泛应用。 本文在纵观了近年来机械手发展状况的基础上，结合机械手方面的设计，对机械手技术进行了系统的分析，提出了用气动驱动和PLC控制的设计方案。采用整体化的设计思想，充分考虑了

毕业设计方案

题 目 重物搬运机械手的结构设计 学 院 机械工程学院

专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机自0917班 学 生 廉开发 学 号 20090421170 指导教师 苏东宁

二〇一 三 四月 十日

毕业设计方案

学院 机械工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 学生 廉开发 学号 20090421170

设计题目 重物搬运机械手的结构设计 一、选题背景与意义

1.国外研究现状

1962年，美国机械铸造公司在试制成一台数控试教再现型机械手。商名为Unimate。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司，专门生产工业机械手。

1962年美国

摘要

水果采摘机械手装置设计与仿真

摘要

近年来，随着全国经济的持续发展，人们对果蔬的需求越来越大。在我国的果蔬生产中，柑橘生产所的占比重日益增大。而在整个柑橘生产活动中，柑橘的采摘所占的工作量十分巨大。除此之外，水果采摘质量的好坏还将直接影响到水果的保鲜储藏，运输配送等后续工作，并最终将严重影响到经济效益。如果继续延续原始的手工采摘，不仅工作环境十分的艰苦，效率低下，而且水果采摘质量也得不到保障，更甚至时有采摘工作者在采摘过程中因为环境的复杂不小心从树上摔下而受伤的事故发生。为了适应当代果蔬经济的发展，设计一种多自由度，满足工作空间的小型柑橘采摘机械手对实现农业自动化和提高经济效益具有重要意义。

根据柑橘生产活动中完成果实采摘整个过程的的具体条件，首先运用所学知识进行机构尺寸的设计；然后创新设计内嵌式关节采摘机械手所有零部件的具体合理尺寸；再按照设计的零件图通过Pro/E三维造型出机械手的所有零部件；接着根据机械手的工作方式选择合理的连接方式并通过创建合理约束完成机械手的装配；最后通过选用Pro/E中的机构模式，经过旋转轴的自定义，伺服电机的添加，定义初始条件等完成机械手的运动仿真。

关键词：柑橘采摘机械手，内嵌式关节，Pro/E三维造型，

摘要

水果采摘机械手装置设计与仿真

摘要

近年来，随着全国经济的持续发展，人们对果蔬的需求越来越大。在我国的果蔬生产中，柑橘生产所的占比重日益增大。而在整个柑橘生产活动中，柑橘的采摘所占的工作量十分巨大。除此之外，水果采摘质量的好坏还将直接影响到水果的保鲜储藏，运输配送等后续工作，并最终将严重影响到经济效益。如果继续延续原始的手工采摘，不仅工作环境十分的艰苦，效率低下，而且水果采摘质量也得不到保障，更甚至时有采摘工作者在采摘过程中因为环境的复杂不小心从树上摔下而受伤的事故发生。为了适应当代果蔬经济的发展，设计一种多自由度，满足工作空间的小型柑橘采摘机械手对实现农业自动化和提高经济效益具有重要意义。

根据柑橘生产活动中完成果实采摘整个过程的的具体条件，首先运用所学知识进行机构尺寸的设计；然后创新设计内嵌式关节采摘机械手所有零部件的具体合理尺寸；再按照设计的零件图通过Pro/E三维造型出机械手的所有零部件；接着根据机械手的工作方式选择合理的连接方式并通过创建合理约束完成机械手的装配；最后通过选用Pro/E中的机构模式，经过旋转轴的自定义，伺服电机的添加，定义初始条件等完成机械手的运动仿真。

关键词：柑橘采摘机械手，内嵌式关节，Pro/E三维造型，

2. 六自由度搬运机械手的结构设计

根据机械手的基本要求能快速、准确地拾起-放下搬运物件，这就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任一位置都能自动定位等特征。设计原则是：充分分析作业对象（工件）的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺、并满足系统功能要求和环境条件；明确工件的形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对该机械手结构和运行控制的要求；尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转接和编程控制。本课题设计的是一种小型的多关节式六自由度机械手，能够满足相应的动作要求，并对一些小质量工件实现抓取、搬运等一些列动作。

2.1 六自由度搬运机械手的功能分析

该机械手系统共有6个自由度，分别为肩的回转与曲摆，大臂的曲摆，小臂的曲摆，手腕的曲摆与回转，以及手抓的回转。

该系统中基座固定，与基座相连的肩可以进行360度的回转；与肩相连接的大臂可以进行-90～+90度曲摆，与大臂相连接的小臂可以进行-90～+90度曲摆，大臂和小臂动作幅度较大，可以满足俯仰要求。手腕可以进行360度的旋转，手腕也可以完成-90～+90度的曲摆，末