基于plc的机床上下料机械手设计（含中英文翻译+梯形图）.pdfVIP

第1章绪论1.1选题背景机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和

移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新

型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生

产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，

使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危

险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的

得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工

件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使

用更普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和

柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个

柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输

送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，

有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。

而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用

规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，

从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意

义的。1.2设计目的本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所

学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，

能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手

能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和

实践的有机结合。目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完

成，劳动强度大、生产效率低。为了提高生产加工的工作效

率降低成本并使生产线发展成为柔性制造系统适应现代

自动化大生产针对具体生产工艺利用机器人技术，设计用

一台装卸机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。本机械手主要与数

控车床（数控铣床，加工中心等）组合最终形成生产线，实现加工过程（上料、加

工、下料）的自动化、无人化。目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资

金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。本设计能够应用到加工工厂车间，

满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的要求，从而减轻工人

劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力。1.3国内外研究现状和趋

势目前，在国内外各种机器人和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大

体趋势如下：A．机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节

模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用

重组方式构造机器人整机。工B．业机器人控制系统向基于PC机的

开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制

柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。

C．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、

速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而

遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行决策控制；

多传感器融合配置技术成为智能化机器人的关键技术。D．关节式、侧喷

式、顶喷式、龙门式喷涂机器人产品标准化、通用化、模块化、

系列化设计；柔性仿形喷涂机器人开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹

规划研究，控制系统开发；E．焊接、搬运、装配、切割等作业的工

业机器人产品的标准化、通用化、模块化、系列化研究；以

及离线示教编程和系统动态仿真。总的来说，大体是两个方向：其

一是机器人的智能化，多传感器、多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系

统；其二是与生产加