机械手控制系统设计11.doc

毕业设计（论文）开题报告题目名称： 机械手控制系统设计学生姓名专 业班 级一、选题的目的意义该选题的目的是运用PLC对机械手的控制系统做一个详细的了解和研究。这次的毕业设计，是对我大学四年所学知识的一次系统的应用与巩固，是对课本知识的重新梳理与完善，我之前四年所学的都是碎片化的知识，僵硬死板且不能活学活用，这次毕业设计正好能将这些碎片化的知识整合起来，融会贯通，以达到经过四年的量的积累后通过毕业设计得到质的提升的目的。这是我大学阶段首次设计完整且富有挑战性的项目。完成这次设计将使我的综合能力有很大的提升，更能为我今后的工作打下扎实的基础并提供可以借鉴的经验。机械手也被称为自动手（auto hand），能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有23个自由度。机械手可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。二、国内外研究综述当今社会，机械手被普遍用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。这些工业机器人主要由类似人的手和臂组成，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。目前国内外正在研究反应速度更快，更可靠的机械手，同时也正在研究用人脑来代替程序控制的机械手。在这个进程中仿生机械手也正在慢慢的被人类所重视。三、毕业设计（论文）所用的方法本设计以PLC为控制系统核心来控制机械手臂上升下降、左转右转，抓紧放松，机械手的上升、下降和左转、右转的执行，分别由双线圈二位电磁阀控制汽缸的运动控制和步进电机控制完成。当下降电磁阀通电时，机械手下降，若下降电磁阀断电，机械手停止下降，保持现有的动作状态。当上升电磁阀通电时，机械手上升。左转和右转是由步进电机控制，当步进电机通正向脉冲时步进电机左转，当通反向脉冲时机械手右转，步进电机的起停由限位开关进行限位控制。加紧/放松则是单线圈的二位电磁阀控制汽缸的运动来实现，线圈通电时执行加紧动作，断电时执行放松动作。并且要求只有当机械手处于上限位才能进行左/右移动，因此在左/右转动时用上限条件作为联锁保护。由于上/下运动转动采用双线圈两位电磁阀控制，两个线圈不能同时通电，因此在上/下运动的电路中须设置互锁环节.为了保证机械手动作准确，机械手上安装了限位开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，分别对机械手进行下降、上升、左转、右转等动作的限位，并给出动作到位信号。光电开关PS负责检测传送带A上的工件是否到位，到位后机械手开始动作。另外，本设计还设置手动/自动切换操作模式，并设置紧急停止和一般停止两种停车模式。4、 主要参考文献与资料获得情况1 王庭有.可编程控制器原理及应用M.北京：国防工业出版社，2006.2 杨后川.西门子S7-200PLC应用100例M.北京：电子工业出版社，2009.3 袁任光.可编程序控制器选用与系统设计实例M.北京：机械工业出版社，2010.4 孙建忠.特种电机及其控制M.北京：中国水利水电出版社，2011.5 向晓汉.西门子PLCS7-200/300/400/1200应用案例精讲M.北京：化学工