機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)11.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目名稱： 機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名專 業(yè)班 級(jí)一、選題的目的意義該選題的目的是運(yùn)用PLC對(duì)機(jī)械手的控制系統(tǒng)做一個(gè)詳細(xì)的了解和研究。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次系統(tǒng)的應(yīng)用與鞏固，是對(duì)課本知識(shí)的重新梳理與完善，我之前四年所學(xué)的都是碎片化的知識(shí)，僵硬死板且不能活學(xué)活用，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)正好能將這些碎片化的知識(shí)整合起來，融會(huì)貫通，以達(dá)到經(jīng)過四年的量的積累后通過畢業(yè)設(shè)計(jì)得到質(zhì)的提升的目的。這是我大學(xué)階段首次設(shè)計(jì)完整且富有挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目。完成這次設(shè)計(jì)將使我的綜合能力有很大的提升，更能為我今后的工作打下扎實(shí)的基礎(chǔ)并提供可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。機(jī)械手也被稱為自動(dòng)手（auto hand），能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有23個(gè)自由度。機(jī)械手可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。二、國(guó)內(nèi)外研究綜述當(dāng)今社會(huì)，機(jī)械手被普遍用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。這些工業(yè)機(jī)器人主要由類似人的手和臂組成，它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。目前國(guó)內(nèi)外正在研究反應(yīng)速度更快，更可靠的機(jī)械手，同時(shí)也正在研究用人腦來代替程序控制的機(jī)械手。在這個(gè)進(jìn)程中仿生機(jī)械手也正在慢慢的被人類所重視。三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所用的方法本設(shè)計(jì)以PLC為控制系統(tǒng)核心來控制機(jī)械手臂上升下降、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)，抓緊放松，機(jī)械手的上升、下降和左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的執(zhí)行，分別由雙線圈二位電磁閥控制汽缸的運(yùn)動(dòng)控制和步進(jìn)電機(jī)控制完成。當(dāng)下降電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手下降，若下降電磁閥斷電，機(jī)械手停止下降，保持現(xiàn)有的動(dòng)作狀態(tài)。當(dāng)上升電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手上升。左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)是由步進(jìn)電機(jī)控制，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)通正向脈沖時(shí)步進(jìn)電機(jī)左轉(zhuǎn)，當(dāng)通反向脈沖時(shí)機(jī)械手右轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)的起停由限位開關(guān)進(jìn)行限位控制。加緊/放松則是單線圈的二位電磁閥控制汽缸的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，線圈通電時(shí)執(zhí)行加緊動(dòng)作，斷電時(shí)執(zhí)行放松動(dòng)作。并且要求只有當(dāng)機(jī)械手處于上限位才能進(jìn)行左/右移動(dòng)，因此在左/右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)用上限條件作為聯(lián)鎖保護(hù)。由于上/下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)采用雙線圈兩位電磁閥控制，兩個(gè)線圈不能同時(shí)通電，因此在上/下運(yùn)動(dòng)的電路中須設(shè)置互鎖環(huán)節(jié).為了保證機(jī)械手動(dòng)作準(zhǔn)確，機(jī)械手上安裝了限位開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，分別對(duì)機(jī)械手進(jìn)行下降、上升、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等動(dòng)作的限位，并給出動(dòng)作到位信號(hào)。光電開關(guān)PS負(fù)責(zé)檢測(cè)傳送帶A上的工件是否到位，到位后機(jī)械手開始動(dòng)作。另外，本設(shè)計(jì)還設(shè)置手動(dòng)/自動(dòng)切換操作模式，并設(shè)置緊急停止和一般停止兩種停車模式。4、 主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況1 王庭有.可編程控制器原理及應(yīng)用M.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006.2 楊后川.西門子S7-200PLC應(yīng)用100例M.北京：電子工業(yè)出版社，2009.3 袁任光.可編程序控制器選用與系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.4 孫建忠.特種電機(jī)及其控制M.北京：中國(guó)水利水電出版社，2011.5 向曉漢.西門子PLCS7-200/300/400/1200應(yīng)用案例精講M.北京：化學(xué)工