开题报告-基于PLC驱动的三自由度机械手设计

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1、中国海洋大学本科毕业设计开题报告题目基于PLC驱动的三自由度机械手设计院、系工程学院专业年级机械设计制造及其自动化2011级学生姓名学号指导教师教务处制表2015年4月2日一、选题依据课题来源、选题依据和背景情况；课题研究目的、学术价值或实际应用价值课题来源、选题依据和背景情况本课题来源于教师自拟课题，选题的类型是应用于工程或技术开发。随着社会与科技的进步，工业生产白动化设备越来越广泛应用，其中机械手的诞生就是基于生产技术不断提高，是现代生产与科技应用相结合形成的一个重要技术。工业机械手的应用减

2、轻了劳动强度、可提高产品加工精度、减少危险性生产由人工操作环节，尤其是在一些危险性大的行业生产中应用较为实用，如化工生产有存在有毒物质的；如核电厂等存在放射性物质的地方；如烟花等易燃易暴的生产场合等生产环境非常适合使用机械手进行牛产。在机械行业中（铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配等）应用也十分广泛，如在柔性生产线中用气动机械手来搬运上下料材；机械零件的装配生产线中，利用机械手抓零件与另一零件装配在一起；如啤酒生产屮用机械手把盖压在瓶子上等等。以上种种应用极大的减轻了劳动强度、促进安全生产、

3、提高产品质量，适合现代化的生产趋势，具有较强的生命力。课题研究目的、学术价值或实际应用在目前广泛应用的人机工程学科中，工业机器人技术越来越受到重视，工业生产领域中应用的机械手又叫做“工业机械手”，是工业机器人学科的一个分支。在实际的生产过程屮，应用机械手系统不但可以提高生产的自动化水平和劳动生产率，还可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产。本课题的主要设计一种三自由度机械手。该三自由度机械手有三个自由度，满足工件的搬运和调向的动作要求。该三自由度机械手的控制系统釆用具有三自由度运动控制功能

4、的PLC,可以应用在机械加工牛产线等场合。根据被加工工件的动作要求，选择适用于各个关节的伺服电机，末端执行器的作用是抓紧工件，拟选用合适的夹紧机构，根据产品的形状和大小设计合适的机械手。选择合适的电气控制元件，设计机械手的电气控制系统。根据所选择的伺服电机和机械手各个关节的运动要求，选择合适的支撑结构满足机械手动作的要求。机械手的设计和应用，不仅满足特定情况下的要求，述应该满足特殊情况下的使用要求，机械手的使用极大促进了工业生产。机械手是为了工业需要而产生的控制装置，其制造商最终的目的是为了获得

5、经济利益而不断研究，产生新技术与成果，引领科技不断的发展。而对于科技人员来说设计成本最小、控制方式智能化、灵敏的装置是企业效益的生命线。首先要求设计人员有较全面的科技项目能力，掌握最新的科技发展动态，应用最新的科技，创新思维，利用最新的工艺与科技研究最新的机械手，才能使科技获得发展，企业获得利润。在技术方而应该从以下三方面着手：其一、跟踪与创新科技最新技术成果，使企业处于技术最前沿，以获得最新技术；其二、开拓市场，把机械手应用于社会的各行业，尤其是一些危险行业与能大幅降低劳动量的行业；其三、企业

6、用最低的价格促进科技普及，以促进牛产发展。结构上机械手大多是以较链接为主，在连接方式上加以改进和创新是很值得研究的。在连接方式上用球齿轮改进是机械手设计最好的改进，球齿轮结构可以实现空间180度旋转和位置指定，能够很好适应机械手的功能。二、文献综述国内外研究现状、发展动态；查阅的主要文献一、机械手的分类机械手按驱动方式分为液压传动机械手、气压传动机械手、机械传动机械手和电力传动机械手：1.液压传动机械手它是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是：抓重可达儿百公斤以上、传动平稳、结构

7、紧凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工作。若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。2.气压传动机械手它是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是：介质来源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液

8、压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。3.机械传动机械手它由机械传动机构（如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等）驱动的机械手。它是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的。它的主要特点是运动准确可靠，用于工作主机的上、下料。动作频率大，但结构较大，动作程序不可变。4.电力传动机械手它有特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方