【基于PLC的气动机械臂的设计开题报告2700字】

开题报告表学号姓名专业办学单位（学习中心）指导老师姓名职称论文题目基于PLC的气动机械臂的设计题目来源(打勾选择)生产实际平台自选学生自拟其他题目类型(打勾选择)应用研究理论研究其他1.选题背景及意义（600-800字）工业机器人又称工业机械手、机械操纵臂等，是适用于工业自动化生产的机电一体化设备。第一台工业机器人诞生于美国以来，工业机器人以其优异的工作能力得到了迅速的发展，它是集控制工程、机械制造、电子技术、传感器、计算机科学、仿生学、人工智能等多学科为一体的综合性的前沿技术。工业机器人可以针对设定的目标物进行抓取、组装、检测等步骤，这些步骤都是在此之前都是在工厂车间里工人的工作内容。而工业机器人模仿了人类，工人手臂的工作方式，通过此途径大大地减轻了工厂车间内人们的劳动强度。除此之外，矿井、隧道、有放射性物质的空间，这些不适宜人去作业的环境，也可以让工业机器人去替代，不仅保障了工人的安全问题，还能使工作完成地更快速便捷安心。在机械、电气、航空航天等各类重工业领域和电子、计算机这类高新工业领域，工业机器人都已具有了强大的竞争力。即便在各类先进制造业中，工业机器人也是领先的。作为典型的机电一体化数字化装备，其本身已成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。工业机器人的发展道路是向着“高速、高精度、重载、轻量化和智能化”的方向发展。JSME2008年度日本机械学会从技术重要性不断增强的工业机器人领域的角度出发，分析并预测了机器人的平均功率比密度、精度、智能化水平等关键参数（至2030年）。在机器人设计中，如果要求了绝对准确，那么经过不断改良，绝对精度可能会接近重复定位精度。随着材料技术的进步，可以达到减轻驱动器质量，提高刚度，提高伺服电机和驱动器的平均功率比密度。因此，工业机器人技术有如下特点：（1）工业机器人身上集合了许多的其他先进技术，比如智能化和软件开发方面，也通过这些的加成，使得其本身更加的完美，提高质量的同时又达到了降低成本的目的。除此之外，通过对过程实施的检测、优化、调度和管理等步骤，也减少了对资源的损耗和对环境的污染，这达到了了工业自动化的最高水平。（2）自从动力机械和计算机出现之后，作为对人的体力和智力的极限水平的发展方面，工业机器人紧随其后。工业机器人与其成套装备拥有许多新的优势，例如精工制造和柔性生产。这些特点使其成为实现数字化、自动化和智能化的根基。（3）在各行各业之中，包括汽车整车、轨道交通、电气电力等国家重工，以及医学医药、财经金融、副食烟草等民生行业，都必不可少各项生产制造环节。这些生产制造过程中的各项细小环节的关键就是工业机器人与自动化成套设备。（4）工业机器人与自动化成套技术，融合了多项学科，涉及多项技术领域，包括工业机器人控制技术、机器人构建有限元分析、激光加工技术、智能测量、建模加工一体化、工厂自动化以及精细物流等先进制造技术，技术综合性强。本课题结合当前社会发展对高灵活性、本质安全型机械手的实际需求，着眼于提高机械手抓取的智能性和适应性。2.选题研究的基本内容及拟解决的问题（500-700字）随着现代工业的飞速发展，自动化、机械化生产已成为现代工业的重要支柱，没有车间、装配线，已成为一种很常见的工作形式。用气推动的机械臂系统是由气缸、气动阀和压缩机组成。其优点是气体来源方便、结构较简单、成本较低、维护方便等。气动机械臂可以采用纯气动电路设计，用旅行阀和气动变换阀进行控制，无需电控电路。这是比较安全的，有火灾，爆炸，防潮，可用于环境比较苛刻的地方。采用压缩空气的方法，也可储存空气能源，进行远程供气，为将来纯气能源打下基础。气动换向阀采用两位五通电磁换向阀，有存储功能和手动功能，易于调试和重置。目前，气压传动机械臂广泛应用于自动化生产线中，采用多任意气动电路设计方法的多运行机制也多种多样，各有优缺点，因此，有必要研究一个更简单、更稳定的多级自由机械臂全气动控制系统。论文主要内容是对基于西门子PLC气动机械臂控制系统进行的设计，其中有系统的总体设计方案、系统组成、软硬件设计以及系统的功能分析。完成基于西门子PLC的气动机械臂控制系统的硬件电路设计，包括可编程序控制器电路、气动线路、机械臂轨迹线路、机械外围电路的设计部分：显示、报警电路等设计。本系统主要模块选用的器件有：可编程序控制器，安全传感器，显示屏，报警芯片等构成。利用PLC编写合适的控制程序梯形图，结合PLC进行机械臂的系统控制，制定合适机械臂的行动范围和轨迹以及实现机械臂对所需环境的预期控制，气动阀通过系统控制作为动能推动机械臂做功以到达预期功能。3.拟采取的主要技术路线、实施方案和工具等（400-600字）本设计对基于西门子PLC的气动机械臂进行了深入研究，在理论知识的基础上，通过老师的指导，制定了合理的设计规划，并进行反复实践。其次通过参考关于PLC机械臂的有关文献，更加完善了自己的设计，使本设计更加符合实际需求。主要技术路线如下：（1）基于西门子PLC的气动机械臂控制系统的整体设计，包含对系统总体方案的设计、系统的组成、软件与硬件设计和系统的功能分析进行一个研究。（2）完成以西门子PLC为基础的气动机械臂臂控制系统的硬件电路设计，包括可编程控制器电路、气动线、机械臂臂轨道线、机械外设电路：键盘电路、显示电路、报警电路等。系统的主要模块选定设备有：可编程控制器、安全传感器、显示屏、气动阀、报警芯片等。（3）使用PLC编写合适的控制程序，开发合适的机械臂范围和轨迹，实现机械臂手臂对预期环境的预期控制，气动阀通过系统控制作为推动机械臂臂达到预期的功能。4．主要参考文献（不少于10篇）[1]赵拓,赵蔓丽,施守涵,俞张勇.气动搬运机械结构及控制系统设计[J].现代制造技术与装备,2022,58(04):101-103.[2]陈娜,裴雷,潘娜娜,王芳.基于机械臂与PLC控制的装配自动上下料系统设计[J].造纸装备及材料,2021,50(05):8-10.[3]杨永江.基于PLC的液压机械臂控制技术研究[J].科技视界,2020(19):113-115.[4]刘保千.液晶面板搬运机械臂结构及控制系统设计[J].现代制造技术与装备,2022,58(05):48-50.[5]黄爔元,杨智超,冯源,高铭,白宪进,刘楠.工业搬运机器人控制系统软件设计与实验[J].工业控制计算机,2021,34(11):77-78+80.[6]陈娜,裴雷,潘娜娜,王芳.基于机械臂与PLC控制的装配自动上下料系统设计[J].造纸装备及材料,2021,50(05):8-10.[7]杨永江.基于PLC的液压机械臂控制技术研究[J].科技视界,2020(19):113-115.[8]丁行稳,陈劲杰.气动机械手控制系统的设计及优化[J].中国水运(下半月),2019,19(10):61-62.[9]李素敏.PLC控制机械手[J].电声技术,2019,43(04):68-69+73.[10]于群,孙方成,石宏.基于PLC的气动机械手控制系统设计[J].沈阳航空航天大学学报,2017,34(06):60-65.[11]程艳.基于PLC控制的气动机械手控制系统研究[J].湖南城市学院学报(自然科学版),2016,25(03):127-128.[12]杨元慧,杨燕珍.气动机械手臂的PLC控制[J].龙岩学院学报,2015,33(05):43-45+60.