基于plc控制的气动弹琴机械手设计论文_本科论文.doc

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1、济南大学毕业设计1前言1.1课题背景随着工业的机械化和自动化的发展和气动技术本身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。随着激烈的国际性竞争促进了工业自动化的飞速发展，气动技术的运用领域也快速扩展，特别是在各种自动化生产线上得到广泛应用。PLC控制技术与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；并且随着电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度也不断提高，而且国内外都在大力开发研究气动技术。从各国的行业来看，在工业技

2、术发达的欧美、日本等国家，他们设计的机械手在焊接，尤其在一些危险的操作中发挥的举足轻重的作用，而且他们也在物料搬运中也有所涉及和研究应用。比如在日本川崎公司设计的机械手能够具备了普通人的手的动作范围，可以满足从产业用于组装、搬运到教育、研究等广泛用途的机械手。例如FS系列主要用于装配、搬运和密封，FC主要用于清洁室，FA专门用于焊接，FW系列主要用于清洗。而且，他们还提供“转化组件”，进一步扩展动作范围和负载能力 。由于我国对气动技术和气动机械手的研究与应用都比较晚，但随着投入力度和研发力度的加大，我国自主研制的许多

3、气动机械手已经在许多行业为国家的发展进步发挥着重要作用。基于PLC控制的机械手在教学研究中能够实现物料搬运，而且我们设计的该机械手主要用于教学模块用于演示实验，但在一些发表的论文中也主要涉及在搬运物体中的研究。可编程控制器是在以计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它是以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过对数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程的。机械手是工业自动控制领域中经常用到的一种装置。并且PLC与气动技术

4、相结合能够更为方便的实现机电一体化控制。随着国民经济的快速发展，现在化程度日益提高，机械手在不同的领域运用的越来越广，而且机械手在一些危险的领域可以代替人来实现。本次设计的机械手就是可以通过模拟人手的动作来完成对一些曲目用电子琴来弹奏。-22-济南大学毕业设计1.2国内外研究的现状弹琴机械手在每一个国家都有相当一部分人去研究，而且在大部分国家对于它的研究硕果累累，尤其是在气动技术比较发达的欧美、日本等国家。在美国约翰霍普金斯大学的科学家就将电流信号传输给机械手，并控制机械手做出了一系列复杂的动作，例如弹奏电子琴。他们

5、将信号进行处理后，传输给机械手，使机械手在琴键上弹奏出几段优美的曲子。而且在英国就研究并研制成功了仿生手指，使它能够灵活的操控并能弹奏优美的曲段。在日本川崎公司设计的机械手能够具备了普通人的手的动作范围，可以满足从产业用于组装、搬运到教育、研究等广泛用途的机械手。例如FS系列主要用于装配、搬运和密封，FC主要用于清洁室，FA专门用于焊接，FW系列主要用于清洗。而且，他们还提供“转化组件”，进一步扩展动作范围和负载能力 。其实在我国一些高等院校也进行过对电子琴的用机械手进行弹奏，例如基于微机控制的气动弹琴系统的设计以及

6、数控气动弹琴实验系统设计等，在贵州大学机械工程学院在2010年的《装备制造技术》发表的期刊论文<基于数控技术的电子琴演奏机械手研究>中就很好的设计出了一套比较完整的方案。虽然在弹琴机械手研究方面我们与发达国家还有一定的差距，而且弹琴机械手在一定的情况下还无法和真人演奏的手法相比。但是这也毕竟是一种突破。1.3设计的主要内容基于对国内外气动弹琴机械手研究现状的分析，本次要设计出一种基于PLC控制的气动弹琴机械手，就是通过PLC控制气动弹琴系统以空气为动力源，以电子琴为对象，PLC是整个装置的控制核心，它执行根据乐谱编制

7、好的程序，输出控制信号，经由隔离驱动电路隔离和放大后，作用于电磁阀，实现对电磁阀的驱动。电磁阀是气缸气路通气/断气的开关，气缸的活塞杆由压力气体推动，实现对琴键的弹奏，使电子琴发出美妙音乐。1.基于PLC控制的气动弹琴机械手的总体研究。基于PLC的特点，对气动弹琴机械手的总体进行分析，而且涉及到了密封装置，移动装置，气路装置等。2.基于PLC控制的气动弹琴机械手的总体设计研究分析。为了弹奏出美妙的乐曲，着重对一些关键部位的设计以及如何对PLC相应的程序进行具体的研究分析。3.基于PLC控制的气动弹琴机械手的总体系统原

8、理图的分析并弄清相应的工作原理，并对其性能进行分析研究。4.基于PLC控制的气动弹琴机械手的气动控制回路进行总体研究分析。本次设计的基于PLC控制的气动弹琴机械手主要由PLC及其外围设备、驱动电路、电磁阀、气泵、气缸、电子琴等组成。-22-济南大学毕业设计2机械系统设计本次设计的弹琴机械手主要靠的是微型气缸中的活塞杆的上下移动来实现对电子琴的弹