自動(dòng)分揀工件機(jī)械手的設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)題目 自動(dòng)分揀工件機(jī)械手的設(shè)計(jì)班 級(jí) 機(jī)械1211學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 同組姓名 起迄日期 2015年12月25日~ 2016年1月5日 指導(dǎo)教師 講師機(jī)械工程學(xué)院目錄1. 自動(dòng)分揀工件機(jī)械手設(shè)計(jì)的要求、目的及意義……………………………11.1要求……………………………………………………………………………31.2目的及意義……………………………………………………………………32. 總體方案設(shè)計(jì)與論證…………………………………………………………42.1總體方案設(shè)計(jì)…………………………………………………………………42.1.1主體功能…………………………………………………………………42.1.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)…………………………………………………………………52.1.3驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)…………………………………………………………………62.1.4控制機(jī)構(gòu)…………………………………………………………………62.2總體方案論證…………………………………………………………………42.2.1調(diào)試過(guò)程……………………………………………………………………62.2.2調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法……………………………………………72.2.3?結(jié)果分析……………………………………………………………………83. 機(jī)構(gòu)分析與計(jì)算…………………………………………………………………33.1機(jī)械手總體設(shè)計(jì)…………………………………………………………………83.2機(jī)身的總體設(shè)計(jì)…………………………………………………………………94. 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與校核……………………………………………………………44.1機(jī)械手手抓的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………94.1.1選擇手抓的類(lèi)型及夾緊裝置………………………………………………104.1.2 手抓的力學(xué)分析……………………………………………………………114.1.3機(jī)械手手抓夾持精度的分析計(jì)算…………………………………………115. 結(jié)論……………………………………………………………………………126.收獲、體會(huì)………………………………………………………………………127.參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………131、自動(dòng)分揀工件機(jī)械手設(shè)計(jì)的要求、目的及意義1.1要求1、 機(jī)械手將傳送帶A上的大號(hào)物品傳送到傳送帶B上，其他小號(hào)的物品讓其流走。

機(jī)械手所有的動(dòng)作均由液壓驅(qū)動(dòng)，上升，下降，左移，右移均由(雙線(xiàn)圈)三位四通電磁閥控制，夾緊，放松用一個(gè)(單線(xiàn)圈)二位四通電磁閥控制，通電夾緊，斷電放松 所有電磁線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)電源：直流， 電壓24V，電流1A,位置檢測(cè)用：行程開(kāi)關(guān)，光電開(kāi)關(guān)，壓力繼電器2、 系統(tǒng)操作可實(shí)現(xiàn)單循環(huán)，自動(dòng)循環(huán)功能3、 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)和輸入/輸出信號(hào)調(diào)理電路及功率驅(qū)動(dòng)電路原理圖4、 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)程序流程圖并用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)其中的某一段程序5、 設(shè)計(jì)操作臺(tái)面板布置示意圖6、 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)7、 在滿(mǎn)足控制要求的前提下，力求控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)1.2目的及意義現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)革命，將世界經(jīng)濟(jì)從資本經(jīng)濟(jì)帶入到知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代在電子世界領(lǐng)域，從20世紀(jì)中的無(wú)線(xiàn)電時(shí)代也進(jìn)入到21世紀(jì)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為中心的智能化現(xiàn)代電子系統(tǒng)時(shí)代而機(jī)械手控制系統(tǒng)則逐步發(fā)展為與計(jì)算機(jī)互聯(lián)，使機(jī)械手控制系統(tǒng)更加智能化，操作更加簡(jiǎn)單方便隨著自動(dòng)化的發(fā)展，機(jī)械手（機(jī)器人）應(yīng)用將更加普遍，尤其隨著汽車(chē)行業(yè)和塑膠行業(yè)的發(fā)展，西歐、日本、蘇聯(lián)和中國(guó)等地域機(jī)械手開(kāi)始百花爭(zhēng)放，可以這樣講，未來(lái)的人類(lèi)社會(huì)將是機(jī)械手的時(shí)代該課程設(shè)計(jì)的自動(dòng)分揀機(jī)械手屬于搬運(yùn)機(jī)械手。

所謂搬運(yùn)機(jī)械手，就是將機(jī)械手安裝在移動(dòng)平臺(tái)之上這種結(jié)構(gòu)使機(jī)械手擁有很大的操作空間和高度的運(yùn)動(dòng)冗余性，并同時(shí)具有移動(dòng)和操作功能，這使它優(yōu)于傳統(tǒng)的機(jī)械手，因此在危險(xiǎn)作業(yè)、制造業(yè)、服務(wù)業(yè)等行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、強(qiáng)耦合、非線(xiàn)性、非完整性等問(wèn)題的存在，都使得對(duì)搬運(yùn)機(jī)械手的研究具有相當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)性機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱(chēng)為“上下料機(jī)械手”生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率:可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)；尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來(lái)越廣泛的引用.機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開(kāi)始比較簡(jiǎn)單，專(zhuān)用性較強(qiáng)，僅為某臺(tái)機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專(zhuān)用機(jī)械手隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡(jiǎn)稱(chēng)通用機(jī)械手由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用。

2、總體方案設(shè)計(jì)與論證2.1總體方案設(shè)計(jì)(執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu) )2.1.1主體功能設(shè)計(jì)如圖所示的工作臺(tái)機(jī)械手系統(tǒng)構(gòu)成圖?(1) pb1、pb2系統(tǒng)總控制開(kāi)關(guān),繼電器XO、X1(2) PS1工件檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)，繼電器X6(3) LS1控制機(jī)械手的夾緊與放松，繼電器Y5(4) LS2控制工作臺(tái)的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，繼電器Y3、Y4(5) LS3控制工作臺(tái)的上升與下降，繼電器Y1、Y2(6) 圖上省略左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)（X3、X4）、上升與下降限位開(kāi)關(guān)(X5、X2)以及傳送帶A、B電動(dòng)機(jī)(Y6、Y7)、液壓馬達(dá)（Y0） 按下工作啟動(dòng)按鈕，傳送帶A、B開(kāi)始工作當(dāng)光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到工件時(shí)傳送帶A電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)械手下降電磁閥工作，機(jī)械手下降，到達(dá)下降限位接近開(kāi)關(guān)，機(jī)械手停止下降,?夾緊電磁閥工作，夾緊工件，2秒鐘后機(jī)械手上升電磁閥工作，機(jī)械手上升，到達(dá)上升限位接近開(kāi)關(guān)，電動(dòng)機(jī)左轉(zhuǎn)電磁閥工作，機(jī)械手旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)左轉(zhuǎn)，將工件運(yùn)到傳送帶B上方，機(jī)械手左轉(zhuǎn)壓到左轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)，機(jī)械手旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)機(jī)械手下降，到達(dá)限位接近開(kāi)關(guān)，機(jī)械手停止下降并松開(kāi)釋放工件，2秒鐘后機(jī)械手上升，到達(dá)限位接近開(kāi)關(guān)，傳送帶B電動(dòng)機(jī)工作，傳送帶B帶動(dòng)工件運(yùn)行，同時(shí)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)右轉(zhuǎn)，機(jī)械手右轉(zhuǎn)壓到右轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)，傳送帶B電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，傳送帶A電動(dòng)機(jī)又開(kāi)始工作，機(jī)械手開(kāi)始循環(huán)工作…………2.1.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)即直接抓取工件的部分，由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手。

本設(shè)計(jì)項(xiàng)目中采用夾持式手部結(jié)構(gòu)夾持式手部由手指(或手爪)和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型回轉(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛，本設(shè)計(jì)采用回轉(zhuǎn)型手部多為兩指（也有多指，本設(shè)計(jì)采用兩指）；指形也有不同設(shè)計(jì)，常用的指形有平面、V形面的和曲面的，本設(shè)計(jì)采用平面行的設(shè)計(jì)；手指有外夾式和內(nèi)撐式，本設(shè)計(jì)采用外夾式；另外，根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種，本設(shè)計(jì)采用外抓式如上圖可以看出2.1.3驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分根據(jù)動(dòng)力源的不同， 工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等四類(lèi)本驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是液壓驅(qū)動(dòng)，所有動(dòng)作都可以通過(guò)液壓實(shí)現(xiàn)2.1.4控制機(jī)構(gòu) 本設(shè)計(jì)是自動(dòng)化分揀工件機(jī)械手，所以肯定采取自動(dòng)控制我們學(xué)過(guò)單片機(jī)和PLC課程倆者各有利弊，可編程序控制器(PLC)是以微處理器為核心,綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的自動(dòng)控制裝置,它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于編程、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用和使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)PLC在電磁閥的控制等領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用所以，對(duì)于該分揀機(jī)械手首先想到的是PLC。

采用PLC能靈活控制機(jī)械手的操作，而且操作簡(jiǎn)單方便；另外，PLC控制器的穩(wěn)定性是其成為工控首選的原因 所以本設(shè)計(jì)采取三菱FX2N-48MR PLC1） 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在一條自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)上，由機(jī)械手將傳送帶A上的物品傳送到傳送帶B上機(jī)械手的上升、下降、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、夾緊、放松動(dòng)作分別由電磁閥控制液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作，并用限位開(kāi)關(guān)及光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)機(jī)械手動(dòng)作的狀態(tài)和物品的位置傳送帶A、B均由三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)應(yīng)有相應(yīng)的保護(hù)2） PLC（I/O）分配輸入元件輸入繼電器輸出元件輸出繼電器啟動(dòng)開(kāi)關(guān)X0上升電磁閥Y1關(guān)閉開(kāi)關(guān)X1下降電磁閥Y2復(fù)位開(kāi)關(guān)M10左轉(zhuǎn)電磁閥Y3上升限位開(kāi)關(guān)X5右轉(zhuǎn)電磁閥Y4下降限位開(kāi)關(guān)X2夾緊電磁閥Y5左轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)X3傳送帶A電機(jī)Y6右轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)X4傳送帶B電機(jī)Y7光電開(kāi)光X6復(fù)位電磁閥M4液壓馬達(dá)YO輔助繼電器M10,M11,M12（3） 程序設(shè)計(jì)左轉(zhuǎn)上升夾緊下降原位 松開(kāi)下降上升右轉(zhuǎn) 上圖為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制所畫(huà)的流程圖，根據(jù)上圖可以輕松的設(shè)計(jì)出如下的梯形圖：這個(gè)程序是嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求來(lái)編的,程序中加入的M4輔助繼電器起到復(fù)位作用,啟動(dòng)開(kāi)關(guān)是X0,停止開(kāi)關(guān)是X1,程序中還加入了了兩個(gè)計(jì)數(shù)器C0、C1。

其中計(jì)數(shù)器C0對(duì)下降限位SP2(X2)計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手到達(dá)二號(hào)（B）傳送帶時(shí)松開(kāi)機(jī)械手放置物品的控制計(jì)數(shù)器C1對(duì)上升限位SP1(X5)計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手在松開(kāi)機(jī)械手放置物品以后上升第二次壓到上升限位SP1(X5)的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)右轉(zhuǎn)的控制2.2總體方案論證2.2.1調(diào)試過(guò)程 按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)X0以后,觀察六秒鐘以后,傳送帶A(Y6)的燈是否亮,如果不亮,說(shuō)明傳送帶A的電磁閥Y6沒(méi)有得電,相關(guān)開(kāi)關(guān)沒(méi)有動(dòng)作,重新查看程序,修改好;如果燈亮,說(shuō)明這一步程序正常.接下來(lái)按下光電開(kāi)關(guān)(模擬光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到物品),觀察機(jī)械手是否下降(Y2),如果沒(méi)有下降,說(shuō)明這一步程序設(shè)計(jì)得有問(wèn)題,修改程序,再監(jiān)測(cè);如果機(jī)械手下降,程序正常,繼續(xù)下一步程序檢查.?壓下下降限位開(kāi)關(guān),不要松開(kāi),觀察機(jī)械手的夾緊(Y5)檢測(cè)燈是否同時(shí)亮起來(lái),如果沒(méi)有,程序錯(cuò)誤,修改程序,再作檢測(cè);如果燈同時(shí)亮了,程序正常,繼續(xù)下一步檢查.看看兩秒鐘以后機(jī)械手是否上升(機(jī)械手上升[Y1]檢測(cè)燈是否亮),如果燈沒(méi)有亮,說(shuō)明定時(shí)器沒(méi)有起作用,檢查修改這一步程序;如果燈亮了,說(shuō)明程序正常,繼續(xù)下一步的檢查.壓下上升限位開(kāi)關(guān),同時(shí)松開(kāi)之前所壓的下降限位開(kāi)關(guān),觀察機(jī)械手是否左轉(zhuǎn)(機(jī)械手左轉(zhuǎn)[Y3]監(jiān)測(cè)燈是否亮),如果沒(méi)有亮,說(shuō)明這一步程序有問(wèn)題,檢查問(wèn)題然后修改;如果燈亮了,說(shuō)明程序正常,繼續(xù)下一步檢查.?接下來(lái)按下左轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)(注:上升限位開(kāi)關(guān)依然被緊壓,機(jī)械手下降才松開(kāi)),觀察機(jī)械手是否下降,如果不下降,說(shuō)明程序有問(wèn)題,檢查程序,作相應(yīng)修改;如果機(jī)械手下降(機(jī)械手下降的監(jiān)測(cè)燈亮),松開(kāi)之前壓下的上升限位開(kāi)關(guān),但左轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)不能松開(kāi).按下下降限位開(kāi)關(guān),剛才機(jī)械手是否動(dòng)作(機(jī)械手松開(kāi)),如果動(dòng)作,程序正常,不然就不正常,機(jī)械手動(dòng)作以后,觀察兩秒鐘以后機(jī)械手是否上升,如果不上升,程序有問(wèn)題;如果上升,松開(kāi)下降限位開(kāi)關(guān),此時(shí)左轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)依然處于壓下?tīng)顟B(tài).。