1、 毕业设计（论文、创作）开题报告书 题目： PLC 机械手控制设计 系别： 自动化工程系 班级： 11 电气 11 班 姓名： 学号： 指导教师： 毕业设计开题报告书 一、选题的目地、意义 机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代科技的一个重要组成部分。汽 车业的快速发展，车外型愈求美观流线，并由于汽车外板件要求完美无尘的冲压生产线也向高 速化、高品质、自动化、柔性化方向发展。传统冲压生产过程中的手工操作、人工送料的生产 方式已无法满足该行业的需要。 机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的 要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的
2、传送。因此，它能大大地改善工人的劳动条 件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的 人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。在我国， 近代几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视 1. 二、本课题的基本内容及控制说明 PLC 控制的机械手最主要是应用于自动化生产中，如何综合地运用前面学过知识点，根据实际工 程要求合理组合成控制系统， 在此介绍组成可编程控制器控制系统的一般方法。 2.系统设计的主要内容 （ 1 ）拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设 计的依据；
3、 （ 2 ）选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构； （ 3 ）选定 PLC 的型号； （ 4 ）编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图； （ 5 ）根据系统设 计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计； （ 6 ）了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系； 1 机械手的技能和特性 根据古典力学观点，物体在三维空间的静止位置是由三个坐标和绕三轴旋转的角度来决定的。 因此，抓握物体的位置和方向（即关节间的角度）能从理论上求得。据资料介绍，如果采用的 机械手，其机能要接近人的上肢，则需要具有 27
4、个自由度，而每一个自由度至少要有一根“人 造肌肉” 。这样就需要安装 27 根重量轻、小型和高输出力的“人造肌肉” 。就目前的技术状况而 言，上述功能还很难办到。而且把机械手的功能搞得那么复杂，动作彼此严重重叠也是完全不 必要的。退一步，如果机械手要求具有完全通用的程度，那么它的整机、本体、手臂和手指都 得有三个直线运动和三个旋转运动，总共就要有 24 个自由度。这在实际上也是不必要的，这样 会使机械手结构复杂，费用增多。因此，不应盲目模仿人手的动作，增加过渡的自由度，而应 根据实际需要的动作，设计出最少的自由度就能完成作业所要求的动作。所以一般专用的机械 手（不包括握紧动作）通常具有二到三个
5、自由度。而通用机械手一般取四到五个自由度。 本设计中设计的机械手，它共有五个自由度。即：手臂伸缩、手臂上下摆动、手臂左右摆动、 手腕回转、手指抓握。 2 .躯干和传动系统 机械手的传动分为液压、气压、电气和机械四种，本设计采用综合传动方式，即手臂采用电气 传动，而手爪则采用气压传动。 (1)、夹紧机构 机械手手爪使用来抓取工件的部件。手爪抓取工件是要满足迅速、灵活、准确和可靠的要求。 设计制造夹紧机构手爪时，首先要从机械手的坐标形式、运行速度和加速度的情况来考虑。 其加紧力的大小则根据夹持物体的重量、惯性和冲击力的大小来计算。同时考虑有足够的开口 尺寸，以适应被抓物体的尺寸变化，为扩大机械手的
6、应用范围，还需备有多种抓取机构，以根 据需要来更换手爪。为防止损坏被夹的物体，夹紧力应限制一定的范围内，并镶有软质垫片、 弹性衬垫或自动定心结构。为防止突然停电被抓物体落下，还可以有自锁结构。夹紧机构本身 则应结构简单、体积小、重量轻、动作灵活和动作可靠。 夹紧机构形式多样，有机械式、吸盘式和电磁式等。有的夹紧机构还带有传感装置和携带 工具进行操作的装置。本设计采用机械式的夹紧机构。 机械式夹紧机构是最基本的一种，应用广泛，种类繁多。如按手指运动的方式和模仿人手 的动作，可分为回转型、直进型；按夹持方式可分为内撑式、外撑式和自锁式；按手指数目可 分为二指式、三指式、四指式；按动力来源可分为弹簧式、气动式、液压式等。本设计采用二 指式气动手爪。由可编程控制器控制电磁阀动作，从而控制手爪的张闭。手爪的回转则用一个 直流电动机完成，同时通过两个限位磁头完成回转角度的限位，一般可设置在 180 度。 (2) 躯干 躯干由底盘和手臂两大部分组成。 底盘是支撑机械手全部重量并能带动手臂旋转的机构。底盘采用一个直流电动机驱动，底 盘旋
