基于plc控制的机器手的设计(附件)【字数：8326】
机器人是模仿人手，一种可根据既定程序和要求加以掌握、运输或管理的机制。本次设计的机器人，它是采用吸盘式的，并且用气动传动的一种机器人手臂，它是工业机器人上非常常用的一种机器人，它的驱动方式是采用气压传动，通过plc可编程控制器进行编程，采用球形坐标和关节型坐标为辅，以圆形坐标和直角坐标系为主的辅助运动形式，我分析相关资料，并且根据机械手的结构形式和运行的方式，在我们实际生活中的应用情况，设计了这一款超声波吸盘机械手。
目 录
引言 1
一、机械手的总体设计 1
（一）机械手整体方案 1
（二）机器人的选型 2
（三）机械手方案选择设计－选用吸盘式气动 3
二、 机械手手腕结构设计 3
（一）真空元件的设计及参数计算 3
（二）机械手腕部机构的选型设计 5
三、机械手臂宏观设计 6
（一）机械手臂宏观设计 6
（二）具体内部控制系统的设计 8
四、主控制器的选型 9
（一）主控制器的类型 9
（二）控制器的工作过程 10
（三） PLC的使用步骤 10
结论 12
参考文献 13
致谢 14
引言
随着科技发展，全球化经济快速前进的今天，工作效率是极度重要的，时间就是经济的命脉，因此，普通的劳动密集型产业已经无法完成工业自动化的需求，必须采用新一代的机器人自动化设备来提高生产的工作效率，并且随着科技与时代的发展，自动化为主的制造模式正在如火如荼的改革中，特别是以机器人为主的新一代技术的出现，革命性的改变了全球的生产力模式。考虑到目前世界市场的发展情况，工业机器人的机器手随之而生，对现代企业自动化具有很大的意义。在全球各种各样的制造业中，工业机器人最主要的运用主要是汽车零部件的相关制造业，因此我们只有不断的组建高水平的实验室，研发更高级的机器人，提升我们的相关机器人理论以及专业的建设水平，能够让我们更快的将机器人技术运用到我们的社会产实践中。
从国际市场的角度看，机器人产业是一个高投入、低利润的产业。西方市场的竞争尤其激烈。机器人产业必须具有一定的规模以上，并实现可持 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
续发展利润。是的全球机械产量正在逐步增加。从全国来看，大企业、大企业与外国公司合作，引进先进的资金和技术，逐步规划和生产就业岗位，使国内工作进入一个新阶段。
一、机械手的总体设计
（一）机械手整体方案
本次设计的机器人，它是采用吸盘式的，并且用气动传动的一种机器人手臂，它是工业机器人上非常常用的一种机器人，它的驱动方式是采用气压传动，通过plc可编程控制器进行编程，采用球形坐标和关节型坐标为辅，以圆形坐标和直角坐标系为主的辅助运动形式，该机器人运动灵活，方便，可以在360度立体的范围内快速反应，及时满足生产的要求，减少经济和时间的损失。
机器人的参数如下：最大的引力的0到235千克,机械手臂的手的活动范围从0到2.65米。手臂上下的范围内旋转行程范围0300°；定位方式的定位块;持续式、PLC控制方式;气压驱动系统驱动方式。其结构图如图11所示。
机器手工作的顺序为，先选中目标工具然后吸取，然后手臂上升，到目标位 置，然后选择放下的位置，手臂进行伸展，放下目标工件。
图11 机械手整体结构
（二）机器人的选型
在机器人的选型方面，有很多种型号可以供我们选择，有载重型的，有轻巧型的，不同用途，有不同的机器人可以供选择。因为本次我研究的主题是吸盘机器人，所以我选型的时候更倾向于轻巧型的机器人。选型我会分为多个方面。例如下图
我们首先打开Robotstudio软件中的ABB机器人并设定工作站。首先创建一个文件，打开一个空的工作站，如图12所示。
图12 ABB机器人
在机器人的模型备用库中，我们选择这个型号的机器人IRB 6790机器人它的有效负载能力，可以到0到235千克，因此，它可以承载比较大的货物运送，他的机械手臂圆形的半径范围大概在0到2.65米。本文选择此种型号的机器人，可以有效满足我们大部分的产业链，对于吸盘机器人的基础要求。
图13 IRB6790
（三）机械手方案选择设计－选用吸盘式气动
1、由于采用真空式的驱动方式，机器人他的气体学流量系统和相关结构都特别复杂，因此，为了减少更少的移动距离，用更少的自由度完成任务，所以选择气动方式。
2、由于设计的机械手是一种特殊的机器手臂，所以相关的电子控制方面，我们选择plc控制的可编程化控制模式，可以使设计的机器手反应更灵活，程序更加便利于编辑结构，更加紧凑与完善。
3、操纵手臂的方式是通过手持式机器装置进行操作。手动机构有不同的形状，但根据其整体配置可分为三种类型：电磁式；夹爪型，吸盘式。我们根据机床加工工件的方式，从而选择手动方式。
4、 机械手臂的动作形式是根据在空间内一句空间坐标xyz轴，由此可以将机器人手臂运动方式分为四大类，圆柱坐标型机器人，球形坐标机器人，关节型坐标机器人，直角型坐标机器人。根据机械手的坐标形式，分析了设计的机械手应用场合以及夹具采用方式，我选择了圆柱形坐标，圆柱形坐标，它包含三个可变自由度，可以按照手臂自身伸缩，前后移动可以绕机身上下垂直方向作回转运动，以及可以围绕机器人周围进行上下平移运动。所以本次设计的机器手具有气动传输模式，PLC控制，采用真空吸力结构和圆柱坐标形式。
二、 机械手手腕结构设计
（一）真空元件的设计及参数计算
1、动力学分析
在我们平常的生活中，我们通常会发现很多人在生产线上用吸盘来固定目标物体，例如我们的快递生产物流包装和相关的机器生产。柔性和弹性真空吸盘可以很容易地执行提取、断开和转移工件等功能，并确保工件没有损坏。由于是采用吸盘式夹具，所以必须提供真空发生条件，真空发生条件就需要由真空发动机产生真空压力，然后通过导管，还有空气阀以及真空泵相关装置组成，它的结构就类似于家庭户外的空调压缩机，空调压缩机，它可以产生多次真空，为我们的吸盘夹具提供足够的独立气体条件，从而可以避免在工作过程中产生不利于环境的污染源，又可以为真空压缩系统提供足够的真空条件资源。因此，使用二次真空法是非常实用和经济的，特别是在包装过程中。真空系统启动之后，主真空泵组开始运行，直到真空内的真空度达到设置的阀值，真空泵中的中央控制器会自动停止真空泵的运行，从而通过控制真空泵的止回阀，自动截止对于气体提供，当气体压力不足时，控制器又会通知产生相关真空，以便提供生产，因此可以循环往复，根据生产的需要以及要求提供稳定的真空生产，满足生产产业的需求，零件是平的，因为真空装置对于位置的条件非常严格，所以我们选择对于真空装置的动态分析，应该是从水平方向进行的。因此我设计了如下图所示的吸盘结构三维图，该结构的吸盘采用上下可旋转模式，同时，水平方向也有一个可供旋转的关节，可以并利于后期的导气管安装以及夹具的相关配置条件。
目 录
引言 1
一、机械手的总体设计 1
（一）机械手整体方案 1
（二）机器人的选型 2
（三）机械手方案选择设计－选用吸盘式气动 3
二、 机械手手腕结构设计 3
（一）真空元件的设计及参数计算 3
（二）机械手腕部机构的选型设计 5
三、机械手臂宏观设计 6
（一）机械手臂宏观设计 6
（二）具体内部控制系统的设计 8
四、主控制器的选型 9
（一）主控制器的类型 9
（二）控制器的工作过程 10
（三） PLC的使用步骤 10
结论 12
参考文献 13
致谢 14
引言
随着科技发展，全球化经济快速前进的今天，工作效率是极度重要的，时间就是经济的命脉，因此，普通的劳动密集型产业已经无法完成工业自动化的需求，必须采用新一代的机器人自动化设备来提高生产的工作效率，并且随着科技与时代的发展，自动化为主的制造模式正在如火如荼的改革中，特别是以机器人为主的新一代技术的出现，革命性的改变了全球的生产力模式。考虑到目前世界市场的发展情况，工业机器人的机器手随之而生，对现代企业自动化具有很大的意义。在全球各种各样的制造业中，工业机器人最主要的运用主要是汽车零部件的相关制造业，因此我们只有不断的组建高水平的实验室，研发更高级的机器人，提升我们的相关机器人理论以及专业的建设水平，能够让我们更快的将机器人技术运用到我们的社会产实践中。
从国际市场的角度看，机器人产业是一个高投入、低利润的产业。西方市场的竞争尤其激烈。机器人产业必须具有一定的规模以上，并实现可持 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
续发展利润。是的全球机械产量正在逐步增加。从全国来看，大企业、大企业与外国公司合作，引进先进的资金和技术，逐步规划和生产就业岗位，使国内工作进入一个新阶段。
一、机械手的总体设计
（一）机械手整体方案
本次设计的机器人，它是采用吸盘式的，并且用气动传动的一种机器人手臂，它是工业机器人上非常常用的一种机器人，它的驱动方式是采用气压传动，通过plc可编程控制器进行编程，采用球形坐标和关节型坐标为辅，以圆形坐标和直角坐标系为主的辅助运动形式，该机器人运动灵活，方便，可以在360度立体的范围内快速反应，及时满足生产的要求，减少经济和时间的损失。
机器人的参数如下：最大的引力的0到235千克,机械手臂的手的活动范围从0到2.65米。手臂上下的范围内旋转行程范围0300°；定位方式的定位块;持续式、PLC控制方式;气压驱动系统驱动方式。其结构图如图11所示。
机器手工作的顺序为，先选中目标工具然后吸取，然后手臂上升，到目标位 置，然后选择放下的位置，手臂进行伸展，放下目标工件。
图11 机械手整体结构
（二）机器人的选型
在机器人的选型方面，有很多种型号可以供我们选择，有载重型的，有轻巧型的，不同用途，有不同的机器人可以供选择。因为本次我研究的主题是吸盘机器人，所以我选型的时候更倾向于轻巧型的机器人。选型我会分为多个方面。例如下图
我们首先打开Robotstudio软件中的ABB机器人并设定工作站。首先创建一个文件，打开一个空的工作站，如图12所示。
图12 ABB机器人
在机器人的模型备用库中，我们选择这个型号的机器人IRB 6790机器人它的有效负载能力，可以到0到235千克，因此，它可以承载比较大的货物运送，他的机械手臂圆形的半径范围大概在0到2.65米。本文选择此种型号的机器人，可以有效满足我们大部分的产业链，对于吸盘机器人的基础要求。
图13 IRB6790
（三）机械手方案选择设计－选用吸盘式气动
1、由于采用真空式的驱动方式，机器人他的气体学流量系统和相关结构都特别复杂，因此，为了减少更少的移动距离，用更少的自由度完成任务，所以选择气动方式。
2、由于设计的机械手是一种特殊的机器手臂，所以相关的电子控制方面，我们选择plc控制的可编程化控制模式，可以使设计的机器手反应更灵活，程序更加便利于编辑结构，更加紧凑与完善。
3、操纵手臂的方式是通过手持式机器装置进行操作。手动机构有不同的形状，但根据其整体配置可分为三种类型：电磁式；夹爪型，吸盘式。我们根据机床加工工件的方式，从而选择手动方式。
4、 机械手臂的动作形式是根据在空间内一句空间坐标xyz轴，由此可以将机器人手臂运动方式分为四大类，圆柱坐标型机器人，球形坐标机器人，关节型坐标机器人，直角型坐标机器人。根据机械手的坐标形式，分析了设计的机械手应用场合以及夹具采用方式，我选择了圆柱形坐标，圆柱形坐标，它包含三个可变自由度，可以按照手臂自身伸缩，前后移动可以绕机身上下垂直方向作回转运动，以及可以围绕机器人周围进行上下平移运动。所以本次设计的机器手具有气动传输模式，PLC控制，采用真空吸力结构和圆柱坐标形式。
二、 机械手手腕结构设计
（一）真空元件的设计及参数计算
1、动力学分析
在我们平常的生活中，我们通常会发现很多人在生产线上用吸盘来固定目标物体，例如我们的快递生产物流包装和相关的机器生产。柔性和弹性真空吸盘可以很容易地执行提取、断开和转移工件等功能，并确保工件没有损坏。由于是采用吸盘式夹具，所以必须提供真空发生条件，真空发生条件就需要由真空发动机产生真空压力，然后通过导管，还有空气阀以及真空泵相关装置组成，它的结构就类似于家庭户外的空调压缩机，空调压缩机，它可以产生多次真空，为我们的吸盘夹具提供足够的独立气体条件，从而可以避免在工作过程中产生不利于环境的污染源，又可以为真空压缩系统提供足够的真空条件资源。因此，使用二次真空法是非常实用和经济的，特别是在包装过程中。真空系统启动之后，主真空泵组开始运行，直到真空内的真空度达到设置的阀值，真空泵中的中央控制器会自动停止真空泵的运行，从而通过控制真空泵的止回阀，自动截止对于气体提供，当气体压力不足时，控制器又会通知产生相关真空，以便提供生产，因此可以循环往复，根据生产的需要以及要求提供稳定的真空生产，满足生产产业的需求，零件是平的，因为真空装置对于位置的条件非常严格，所以我们选择对于真空装置的动态分析，应该是从水平方向进行的。因此我设计了如下图所示的吸盘结构三维图，该结构的吸盘采用上下可旋转模式，同时，水平方向也有一个可供旋转的关节，可以并利于后期的导气管安装以及夹具的相关配置条件。
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