学生姓名 | 专业 | 学号 | |||
一、选题的目的和意义 机械手的快速发展是由于人们越来越意识到它的积极作用：首先，它可以部分取代人工工作；第二，根据生产的技术要求，这是完全可行的，一旦完成了特定的程序，就可以按照规定的时间、地点和程序完成工作；第三，还可以对一些轻型装配和焊接部件进行管理、自动化焊接和装配工作、减少人工生产、提高生产效率以及在工业生产中发挥更大作用，加速发展。这也与他们受到高度重视有关，而许多国家对待他们非常认真，在他们的研究中投入了大量的人力和物质力量。特别是在某些特殊条件下，如高温或高血压，以及一些环境中使用的噪音。 现代汽车的生产情况也很清楚：所有这些工厂都是生产线，特别是焊接技术，以及生产线，主要用来制造机械手。身体在每次运动中都是这样移动的，然后身体的身体被控制、呼吸和下降，同时将其放置在指定的位置。 这些机械手不仅出现在这些工业中，还出现在一些家用电器工厂中，这些工厂在装配线上使用这种机械手，而且还出现在制造机械手的大部分线路上。 工业机械手是近几十年来成长起来的高技术含量的自动生产作业机器。机械手也是机器人的一种，它能按预期要求把物料从某个地点搬到指定的位置，或按照预期要求来控制工件进行加工，它发展的方向是更高智能化和更好的适应性。机械手动作的精准性和各种环境中完成动作的情况，在现代经济中有着非常巨大的发展前景。 | |||||
二、国内外研究综述 1954年戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了相应的专利，该专利的主要内容就是今天所谓的示教再现机器人，它是借助于伺服技术来控制机器人的关节，通过对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现[[121。现有的机器人大多是采用这种控制方式。 1958年，世界上第一台工业机器人终于诞生，它是由世界上第一个机器人公司一Unimation公司设计出来的，该公司是由被誉为“工业机器人之父”的Joseph F. EngelBerger建立。它是一台用于压铸作业的五轴液压驱动机器人，由一台专用计算机来控制手臂的动作，它能够记忆完成多达180个工作步骤[。 同时，AMF公司也开始研制Versatran工业机器人。其机械臂可以绕底座回转，沿垂直方向升降，同时它还可以沿半径方向进行伸缩，它的主要用途是机器之间的物料运输。通常情况下，Unimation和Versatran被认为是世界上最早的工业机器人，这两种工业机器人的控制方式都与数控机床大致相同。 我国的工业机器人技术起步于上世纪80年代的“七五”科技，在国家的大力支持下，863机器人技术主题对机器人技术的发展方向作了重要调整，从单纯的研发机器人向机器人技术与自动化设备的综合运用方向扩展，将核心任务定义为:设计制造出能够运用于先进制造技术的机器人、自动化装备、特种机器人，使传统机器更加智能化，促进机器人产业的迅速发展，从而使得我国自动化技术的整体水平得以提高。 在经过“七五”、“八五”科技攻关后，目前我国已基本掌握了机器人的优化设计制造技术，解决了工业机器人驱动系统的设计技术、工业机器人的控制技术、工业机器人软件的设计开发以及相应的编程技术等。此外，我国还掌握了点焊机器人、弧焊机器人以及大型机器人与相应的自动化生产设备的配合使用，并且在机器人的运动学和轨迹规划技术方面有了重大的突破，能够生产出机器人的部分核心部件如减速器、伺服电机等。并开展了大量机器人应用工程，集中形成了机器人的产业化基地，为我国机器人产业的进步和发展打下了坚实的基础。但是，我国的工业机器人技术及其工程应用水平与国外相比还有一定的差距，比如可靠性低于国外产品、机器人应用工程起步较晚、应用领域窄、生产线系统技术与国外有差距等。 从工业机器人的发展历程来看，其最早应用于汽车制造业，常用于上下料、搬运焊接、以及喷漆等作业过程，极大地延伸和扩展了人类在生产中的作用，它既可代替人类从事各种危险恶劣环境下的工作，又能完成繁重、单调的重复劳动，大大提高劳动生产率的同时，还保证了产品质量的稳定性。 随着工业机器人技术的发展，其应用范围也在逐步朝着机器人高端应用的方向扩展。机器人的应用范围现已经深入到各行各业，主要包括铣削加工、搬运、激光切割、焊接、涂胶、抛光等，相应地，针对这些应用方面的文献也不计其数。 由于劳力成本的逐步增加以及许多工厂和加工中心工作环境恶劣，采用机械手代替工人进行上下料必然会成为未来的一种发展趋势。欧美等发达国家早已采用机械手来代替人工上下料，从毛坯到加工成成品，整套生产线全部采用机械手来完成，己成为现代加工生产技术的主流发展方向。 | |||||
三、研究内容、预计创新点和难点 在制造机械制造行业中机器人的更新换代，还有技术发展还是很快的。在本次设计中，设计了机械手控制系统，这样一个机器人的控制系统，该系统使用PLC可编程控制器，详细的介绍了通过PLC控制机械手运动的建模过程，通过这些编程还有设计能够达成的一些功能，实现机械手的运动。 | |||||
四、研究思路与研究方法 在本次设计中，设计了机械手控制系统，这样一个机器人的控制系统，该系统使用PLC可编程控制器，详细的介绍了通过PLC控制机械手运动的建模过程，通过这些编程还有设计能够达成的一些功能，实现机械手的运动。 （1）绘制机械手动作控制模型，根据上述工艺要求，机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。机械手本身为主要执行机构，驱动系统采用液压传动，控制系统用PLC编程控制，位置检测为光电开关。 （2）被控系统基本动作有上升、下降、左转、右转、加紧、放松。本设计初步设想完成一次单循环机械手需完成八个顺序动作，确定这些动作之间的关系及完成这些动作的顺序。 （3）分配输入、输出设备，即确定哪些外围设备是送信号给PLC的，哪些外围设备是接受来自PLC的信号的，同时还要将PLC的输入、输出点与之一一对应，对I/O进行分配。在此基础上确定PLC的选型，本设计所选择的是西门子S7-200系列PLC （4）绘制系统硬件电路图并检验其正确性和可行性。 （5）根据控制系统的控制要求和所选PLC的I/O点的情况及高功能模块的情况，设计PLC用户程序，此时可采用梯形图、助记符或流程图语言的用户程序。PLC的用户程序体现了按照正确的顺序所要求的全部功能及其相互相关，编程时可用编程器或者计算机直接编程、修改，同时也可对PLC的工作状态、特殊功能进行设定。 （6）对所设计的PLC程序进行调试和修改，直至PLC完全实现系统所要求的控制功能。 |
五、主要参考文献 [1] 崔屹嵘, 吕栋腾. 晶圆机械手PLC控制系统的设计与实现[J]. 自动化与仪器仪表, 2019(10):26-29. [2] 温毅, 李哲宇, 康文凯,等. 一种基于PLC的机械手控制系统设计[J]. 科技视界, 2020(15):3. [3] 贺丽媛. 基于Micro850的码垛机机械手运动控制[J]. 科技风, 2019(14):2. [4] 李素敏. PLC控制机械手[J]. 电声技术, 2019, 43(4):3. [5] 崔屹嵘, 吕栋腾. 晶圆机械手PLC控制系统的设计与实现[J]. 自动化与仪器仪表, 2019(10):4. [6] 韩东迅. 基于软PLC的机械手系统设计[J]. 自动化技术与应用, 2019, 38(6):4. [7] 刘兰波. 基于PLC控制搬运机械手研究[J]. 2021(2010-6):-. [8] 乔振民, 刘青桂. 基于PLC的机械手的控制系统[J]. 2021(2011-12):122-122. [9] 谢智英, 焦承东. 基于PLC的机械手控制设计[J]. 科技风, 2020(11):1. [10] 秦如明. 搬运机械手PLC控制系统设计[J]. 2021(2012-16):77-78. |
六、指导教师审批意见 指导教师签章： |
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