毕业设计（论文）-工业机械人手臂结构设计及其控制系统.doc

广东水利电力职业技术学院 毕 业 设 计 论 文? ? ?论文题目 工业机械人手臂结构设计及其控制系统O 一四 年 一 月 三 日摘要 在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。 工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。 而气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质来源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。 气动技术有以下优点: (1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，一般不需设置回收管道和容器:介质清洁，管道不易堵存在介质变质及补充的问题. (2)阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小(一般不卜浇塞仅为油路的千分之一)，空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。 (3)动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的压力和速度。气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。 (4)能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。 (5)工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及控制性能。 (6)成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。 本课题拟开发物料搬运用气动机械手，机械手可以实现在X、Z 两个坐标方向上的移动、绕Z轴的回转，手部可以加紧的执行机构。控制方面，采用X-D图法设计了控制该机械手动作的气动控制系统。 目录 绪论··················································1 1.1课题介绍及研究意义··············································1 1.1.1机械手···················································1 1.1.2发展历史·················································1 1.1.3机械手分类················································1 1.2机械手的普遍应用···············································2 1.2.1国内外机械手应用前景·······································2 1.2.2市场需求·················································2 1.2.3机械手的应用领域···········································3 1.2.4机械手的发展趋势··········································3 1.3研究内容，拟解决的问题及设计要求··································4 第二章 总体方案设计···········································6 2.1功能分解及结构示意图···········································6 2.2气动执行元件简介···············································7 2.3气缸类型的选择及总体方案的确定·····························