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山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科）
摘 要
機械手在先進制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色。它可以搬運貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動?？梢詫崿F(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因此被廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。
本文在縱觀了近年來機械手發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，結(jié)合機械手方面的設(shè)計，對機械手技術(shù)進行了系統(tǒng)的分析，提出了用氣動驅(qū)動和PLC控制的設(shè)計方案。采用整體化的設(shè)計思想，充分考慮了軟、硬件各自的特點并進行互補優(yōu)化。對物料分揀機械手的整體結(jié)構(gòu)、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行了分析和設(shè)計。在其驅(qū)動系統(tǒng)中采用氣動驅(qū)動，控制系統(tǒng)中選擇PLC的控制單元來完成系統(tǒng)功能的初始化、機械手的移動、故障報警等功能。最后提出了一種簡單、易于實現(xiàn)、理論意義明確的控制策略。
通過以上部分的工作，得出了經(jīng)濟型、實用型、高可靠型物料分揀機械手的設(shè)計方案，對其他經(jīng)濟型PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計也有一定的借鑒價值。
關(guān)鍵詞: 機械手，氣動控制，可編程控制器（PLC），自動化控制，物料分揀。
Abstrac
Manipulator plays an extremely important role in the field of advanced manufacturing. It can carry goods, sort materials and do heavy works instead of the human being. It also can realize mechanization and automation of the production, do the jobs in harmful environment to protect the personal safety. So it is widely used in metallurgy, machinery manufacturing, electronics, light industry and atomic energy etc.
In this paper,by reviewing the developmental status of the manipulator in recent years, combining the design of manipulator and systematic analyzing technology of the manipulator, We proposed the design scheme that the manipulator was driven by the pneumatic and the system was controlled by PLC. Integrative idea was adopted in this design to fully consider the characteristics of the software and hardware and complementary optimization. We analyzed and designed the overall structure, the implementation of structural, driving system and control system of the manipulator. We used pneumatic-driven in the driving system, PLC control unit in the control system to complete initialization of the system, manipulator's moving, failure alarm and so on. Finally we put forward a control strategy which is simple, easy to realize, and clear theoretical significance.
Through the work above, a practical, economical, high-reliability sorting material manipulator was designed, which also had certain reference value for the other types of economical PLC control system design.
Key words: manipulator ；pneumatic-driven； programmable logic controller (PLC)； automatic control；sorting materials
目 錄
第一章 前言 1
1.1 研究的目的及意義 1
1.2 機械手在國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1
1.3 主要研究的內(nèi)容 3
1.4 解決的關(guān)鍵問題 3
第二章 執(zhí)行系統(tǒng)的分析與選擇 4
2.1 執(zhí)行機構(gòu)坐標(biāo)形式的選擇 4
2.2 執(zhí)行機構(gòu)的組成 6
2.3 執(zhí)行機構(gòu)各部分的分析與選擇 6
2.3.1 手部的選擇 6
2.3.2 手臂結(jié)構(gòu)的選擇 8
2.3.3 機座結(jié)構(gòu)的選擇 9
2.4 執(zhí)行機構(gòu)的工作原理 10
2.5 執(zhí)行機構(gòu)簡圖 11
第三章 驅(qū)動系統(tǒng)的分析與選擇 12
3.1 驅(qū)動系統(tǒng)的分析與選擇 12
3.2 機械手驅(qū)動系統(tǒng)的控制設(shè)計 14
3.3 氣動元件選取及工作原理 15
3.3.1 氣源裝置 15
3.3.2 執(zhí)行元件 15
3.3.3 控制元件 16
3.3.4 輔助元件 18
3.3.5 真空發(fā)生器 18
3.3.6 吸盤 18
3.4 氣動回路的工作原理 19
第四章 控制系統(tǒng)的分析設(shè)計 23
4.1 控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 23
4.2 控制系統(tǒng)的性能要求 24
4.3 傳感器的選擇 24
4.3.1 位置檢測裝置 24
4.3.2 滑覺傳感器 25
4.3.3 視覺傳感器 25
4.4 控制系統(tǒng)PLC的選型及控制原理 27
4.4.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 27
4.4.2 PLC種類及型號選擇 31
4.4.3 I/O點數(shù)分配 32
4.4.4 PLC外部接線圖 34
4.4.5 機械手控制原理 35
4.5 PLC程序設(shè)計 36
4.5.1 總體程序框圖 36
4.5.2 初始化及報警程序 39
4.5.3 手動控制程序 40
4.5.4 自動控制程序 41
第五章 總結(jié)與展望 44
參考文獻 46
致 謝 48
4