1、 机械系统设计课程设计机械系统设计课程设计 题 目：机械手课程设计 院 系：机电工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化 学 号：* 姓 名：* 指导教师：* 2 目录 前 言 3 第一章 绪论 4 1.1 课题背景与现实意义 . 4 1.2 PLC 概况及在机械手中的应用. 5 1.3 本文的主要工作 . 7 第二章 搬运机械手总体设计方案 . 7 2.1 搬运机械手结构及其动作 7 2.2 机械手的控制过程 . 8 2.3 机械手的控制要求 . 8 第三章 搬运机械手硬件系统设 9 3.1 机械手的结构 . 9 3.2 电气控制的设计 10 3.3 操作面板及动作说明 11 3.4 I/O
2、 分配 . 12 第四章 搬运机械手的软件系统设计. 13 第五章 结 论 . 16 谢 辞 . 16 参考文献 . 18 3 机械手控制程序机械手控制程序 前前 言言 机械手：mechanical hand，也被称为自动手，auto hand 能模仿人 手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的 自动操作装置。它可代替人的繁重劳动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，广泛应用于机械制造冶金部门。 机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用 来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、 材料和作业要求而有多种结构形
3、式，如夹持型、托持型和吸附型等。运 动机构，使手部完成各种转动（摆动） 、移动或复合运动来实现规定的 动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等 独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方 位的物体，需有 6 个自由度。自由度是机 械手设计的关 键参数越多、 自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。 机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械 式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨 迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。 机械手通常用作机床或其他机器的附加装置， 如在自动机床或自动 生
4、产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的 控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危 险物品的主从式操作手也常称为机械手。 机械手在锻造工业中的应用能 进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。 机械手首先是从美国开始研制的。1958 年美国联合控制公司研制 出第一台机械手。 4 第一章第一章 绪论绪论 可编程序控制器(PLC)已在工业生产过程的自动控制中得到了广泛 应用。它是以微处理器为核心,综合计算机技术、自动控制技术和通信 技术发展起来的一种通用的自动控制装置， 它具有结构简单、 易于编程、 性能优越、可靠性高、灵活通用和使用简单等一系列
5、有点；气动技术也 是实现工业自动化的重要手段，并已广泛应用于各个部门，在机械产品 自动化、工业自动化及企业技术改造方面占有重要的地位。气压传动的 介质来自于空气，环境污染小，工程已于实现。机械手在工业自动化生 产得到了很好的利用，它可以减少人的充分操作，并且它还可以完成人 无法完成的操作，从而大大地提高了工业的生产效率。机械手是工业机 器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。其中的工 业机械手是近代控制领域中出现的一项新技术， 它的发展是由于其积极 作用正日益为人们所认识:它能部分地代替人工操作；能按照生产工艺 的要求，能遵循一定的程序、时间、位置能完成工件的传送和装卸；能 制作
6、必要的机具进行焊接和装配从而大大改善工人的工作条件， 显著地 提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。 1.1 1.1 课题背景与现实意义课题背景与现实意义 随着人类的发展、文明的进步，工业正不断发展着，需要人们完成 的工作量也不断增大（尤其是那种重复性大的工作，像传运货物） ，涉 及到危险性的工作也日趋增多，这就迫使人们研究开发一种新装置，能 模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作 工具的自动操作的一种装置，而机械手正是这样一种装置：它可代替人 的繁重劳动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，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部 门。 5 1.2 PLC1.2 PLC 概况及在机械手中的应用概况及在机械手中的应用 1. 可编程序控制器的应用和发展概况 可编程序控制器（programmable controller） ，现在一般简称为 PLC（programmabl
