机械电子学课程设计-物流自动化搬运机械手机电系统研究

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1、 作 业 课程名称： 机械电子学 研究生姓名： 学号： 作业成绩： 任课教师(签名) 交作业日时间：2013 年 1 月 16 日 物流自动化搬运机械手 机电系统研究 Analytical and Experimental on the Controlling Method at Manipulator I 摘 要 本文探讨了工业机械手及其机电系统控制问题；对应用单片机控制圆柱坐标式机械 手的具体方法作了深入细致的研究；所述“电磁铁动作时序图”更加简明地反映了各电 磁铁得失电的先后顺序及相应的得电持续率。文中所述方法对工业机械手的控制具有普 遍意义。 关键词：关键词：机械手机械手；单片机单片机

2、；机电机电系统系统 II Abstract In this paper, first, how a manipulator works is explained and the fundamental principle of its electrohydraulic system is introduced. Next, the method is carefully studied that control it in single chip microcomputer. After that, the working circle of the manipulator is provid

3、ed. Finally, the results are given. The method introduced by us in this paper is of importance. Keywords: Manipulator; Single chip microcomputer; Electrohydraulic I 目 录 摘 要 . I Abstract II 第 1 章 绪论 1 第 2 章 机械系统工作原理 2 第 3 章 液压系统工作原理 4 第 4 章 机电系统控制功能 6 第 5 章 控制系统硬件 7 第 6 章 控制系统软件 8 第 7 章 结束语 8 参 考 文 献

4、 9 1 第第 1 章章 绪论绪论 工业机器人诞生以来，已有数千万台替代各领域中的生产工人出色地完成 着极其繁重、复杂、精密、乃至充满危险的工作；并扮演着灵巧自如、不知疲 倦“操纵者”的角色。 从另一意义上讲，在一条自动化程度很高的生产线上，真正用来加工产品 的时间一般不大于整个生产时间的 10%。由此可以看出，物流自动化的迫切性 和重要性。物流自动化搬运机械手作为一种高效、简便的搬运设备，经历数十 年的发展，其机电一体化程度日益提高，工业应用技术日臻完善，并已成为现 代制造业中的一个重要组成部分。 图 1 机械手的工业应用 图 1 所示为某企业产品包装流水线， 当检测到有次品时， 即发出剔除

5、信号， 次品剔除机械手延时 t1之后开始动作，并将次品准确无误地剔除到次品传输带 上。产品的体积为 282*90*48，重量为 10N，要求机械手在 15s 内完成一个工 作循环，其工作循环如图 4 所示。 2 第第 2 章章 机械系统工作原理机械系统工作原理 机械手的种类很多，但按手臂坐标类型来分主要有直角坐标式、圆柱坐标 式、球坐标式和关节式几种，如图 2 所示。 其中圆柱坐标式机械手具有二个直线运动和一个旋转运动自由度。其特征 是垂直导柱上装有滑动套筒，装于其上的手臂作上下直线运动；水平面内手臂 作顺时针和逆时针摆动；手指可抓取和松开。其结构简单，直观性好；运动节 拍短，能满足高速要求；

6、动作范围大，易于与生产线上的传送带配合使用；且 非常适合于搬运作业。因此是应用最广泛的一种机械手。 图 2 工业机械手的结构类型 图 3 次品剔除机械手机械结构图 3 图 3 所示为该企业产品包装流水线次品剔除机械手结构图。其升降运动通 过升降油缸、垂直导柱、滑动导柱、垂直导轨及升降位置微动开关相互配合完 成。 在整个升降行程中可实现低速启动、 高速运行、 低速停止的合理工作过程， 升降工作行程为 01500mm。 其顺时针和反时针摆动通过摆动油缸、轴向止推轴承、摆动臂及摆动位置 微动开关协调完成。同样在整个摆动行程中可实现低速启动、高速旋转、低速 停止的合理工作过程，摆动工作行程为 0180。轴向止推轴承主要是用来 承担弯矩，从而使摆动油缸输出轴只承受扭矩作用，以延长其使用寿命。 为避免由于供电系统掉电或油路故障导致的被抓取物体自然坠落事故，必 须采用常闭式抓取机构。即通过弹簧抓取，柱塞松开。夹持力靠调整弹簧的预 压缩量来