机械手吸盘控制器的数控加工工艺设计开题报告

青岛工学院毕业论文（设计）附件青 岛 工 学 院 毕 业 论 文（设 计）开题报告题 目机械手吸盘控制器的数控加工 工艺设计 学 院 机电工程学院 年 级 2013级 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 荆凡杰 学 号 201304105307 指导教师 崔丽 报告日期 2017.2.26 青岛工学院教务处制表一、选题依据选题来源与背景，研究目的，国内外研究现状，主要参考文献 选题来源与背景：现代机械制造业中，机械手己被广泛应用，它大大地改善了工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快了实现工业生产机械化和自动化的步伐。 本文对机械手做简单概述举例介绍国内外机械手的发展现状，机械手方面的设计，对机械手技术进行系统的分析，并提出气动驱动和PLC控制的设计方案控制机械手的运行轨迹。 研究目的：机械手是利用机械设备来模仿人类手部运动的装置。它能按给定程序的控制下实现自动抓取、搬运。机械手在众多行业中得到广泛应用。机械手在设计之初只是作为一项新技术加以研究，而现在机械手已经成为现代机械制造业生产中的重要组成部分，发挥着越来越重要的作用。各个国家近几十年来都各尽其能地研究机械手。 首先对机械手，PLC做简单的介绍，然后按要求设计机械手控制程序流程图，画出梯形图，并根据梯形图写出指令。采用整体化的设计思想，充分考虑软、硬件各自的特点并进行互补优化。对机械手的整体结构、执行机构、驱动系统和控制系统进行分析和设计。在其驱动系统中采用气动驱动，控制系统中选择PLC的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。 在现代激烈的工业生产竞争中，生产过程中的自动化已经变得尤为重要，自动化程度越高生产率越高。为提高生产率，现代化加工车间机械手是必不可少的，用以提高生产效率，代替我们除了去做一些难以完成的或者具有危险的工作。更重要的是可在加工中各工序之间对工件进行装载和搬运。机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。 国内的机械手企业面临着相当大的竞争压力，如今我国正从一个“制造大国”向“制造强国”迈进，中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，对我国工业自动化的提高迫在眉睫，政府务必会加大对机器人的资金投入和政策支持，将会给机械手产业发展注入新的动力，随着机械手发展的深度和广度以及机器人智能水平的提高，机械手已在众多领域得到了应用，从传统的汽车制造领域向非制造领域延伸。 20世纪40年代后期，国外在原子能实验中，首先采用机械手搬运放射性材料，人在安全间操纵机械手进行各种操作和实验。50年代以后，机械手逐步推广到工业生产部门，用于在高温、污染严重的地方取放工件和装卸材料，也作为机床的辅助装置在自动机床、自动生产线和加工中心中应用，完成上下料或从刀库中取放刀具并按固定程序更换刀具等操作。 主要参考文献：1张庆峰,顾寄南,吕小凤,张鹏飞. 新型数控机械手的虚拟样机与仿真研究J. 机械设计与制造,2009,(10):160-161.2商跃进,曹茹,赖文烨. 基于CAD/CAE/CAM技术的曲柄连杆机构设计方法研究J. 内燃机车,2008,(02):18-20+24+2.3王晓云. 曲柄连杆机构动力学分析与设计系统研究D.西安建筑科技大学,2006.4张继春,徐斌,杨建国. 曲柄连杆机构计算机辅助设计系统的开发J. 机械工程师,2006,(02):92-94.5李斌,杨春雷,刘勇. 曲柄连杆机构运动及动力特性分析J. 机械,2006,(01):10-12+59.6束永平,夏长高. 汽车发动机曲柄连杆机构动力学分析J. 东华大学学报(自然科学版),2005,(06):27-30.7赵丽英. 内燃机曲柄连杆机构动力学研究D.天津大学,2004.8蒋少茵. PLC控制的机械手J. 微计算机信息,2002,(02):20-22.9王延年,权建林. 可编程控制器在真空吸盘式机械手中的应用J. 西北纺织工学院学报,1995,(02):179-183+186.10陈明华,李人厚,邵福庆. 机械手控制的新数控方法J. 机器人,1988,(01):35-38.11. 简易数控自动机械手J. 锻压机械,1974,(Z1):35.12Mecomber Justin S, Stalcup Apryll M, Hurd Doug et al.Analytical performance of polymer-based microfluidic devices fabricated by computer numerical controlled machining.J.Analytical Chemistry, 2006, 78(3).13Tseng Ampere A, Shirakashi Jun-ichi, Nishimura Shinya et al.Nanomachining of permalloy for fabricating nanoscale ferromagnetic structures using atomic force microscopy.J.Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2010, 10(1).65学术构想与思路：主要研究内容，研究思路，研究方法 （1）主要研究的内容，研究思路： 为适应工业需要，本课题用PLC对机械手的控制，并借助必要的精密传感器，使其能够按预定的程序进行工作，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产，广泛应用于柔性生产线。采用PLC控制，是一种预先设定的程序进行自动化装置，可部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，并且产品变化或临时需要对机械手进行新的分配任务时，可以允许方便的改动或设计其新部件，而对于位置改变时，只要重新编程，便能很快地投产，降低安装和转换工作的费用。本设计主要完成机械手的硬件部分与软件部分设计。主要包括执行系统、驱动系统和控制系统的设计。 1、执行系统的分析与选择：执行系统是由传动部件与机械构件组成，是机械手赖以实现各种运动的实体。主要包括机身、手臂、末端执行器三个部分，其中每一部分都具有若干的自由度。执行系统的设计主要是对机械手的手部、手臂和机座进行设计。 2、驱动系统的分析与选择：驱动系统是向执行系统各部分提供动力的装置。通过对液压、气压、电气三种驱动方式的比较，本设计选择液压驱动的方式。内容包括气动元件的选择及其工作原理、液压回路的设计和其原理图的绘制。 3、控制系统是机械手的指挥系统，它控制驱动系统，让执行系统按规定的要求和时序进行工作。本机械手采用可编程控制器(PLC)对机械手进行控制，主要包括对PLC的型号选择、传感器类型进行选择、I/O口的选择、对控制系统原理图、梯形图的绘制等内容。随着机械手技术的飞速发展和机械手应用领域的不断深化，不仅要求其控制可靠性强、使用灵活性高和操作灵活性好，还要其成本低、可开发性强。 （3）研究方法： 通过相关网络资源和各方面专业杂志、各大学报文章期刊，总结前沿成果，收集并深入阅读前人研究资料，进行文献综述，翻译相关外文资料，确定其基本参数。 二、研究内容三、论文（设计）进度安排起止时间主要内容1-2周3-4周5-9周10-11周12