啤酒瓶装箱机器手(附件)
摘 要自上世纪六十年代起，机器人行业经过一系列变革使其在多个生产及制造行业有了广泛的应用。随后，机器人更是发展迅速，逐渐覆盖在饮料或者集装箱等装箱领域，取代了人工在装箱行业的作用，解放了人类的双手。且由于机器人在大型或者过重的搬运过程中有着人类不可相比的优势，所以在制造业及工业中人类劳动力的比重会逐渐减少。到了二十一世纪，随着科技的发展，机器人已经不只是局限在搬运以及解放人类的双手了，人工智能是又一项新的课题。前不久，谷歌的AlphaGo机器人在韩国打败了韩国的围棋大师，这项成果展示着智能机器人时代的到来。不难想象，机器人会逐渐在各个领域取代人类的作用，这解放的不仅仅是人类的双手，包括人类的大脑，从智能机器人的发展就能看出这一点。而啤酒瓶装箱机器手就是机器人在进化道路上的一个成果，它不仅解放了人类的双手，解决了大量枯燥的工作，而且在效率上远远超过了人类。
目 录
第一章 绪论 5
1.1引言 5
1.2机器手国内外发展状况 5
1.3机器手的研究意义 6
第二章 装箱机器手整体设计 8
2.1设计方案 8
2.2 机械手结构设计框图 9
2.3 机械手的组成 9
2.3.1机器手整体 9
2.3.2回转机构 10
2.3.3机械手升降机构 10
2.3.4 升降气缸的选型 11
2.3.5水平移动机构 11
2.3.6 水平气缸的选型 12
2.3.7夹持机构 12
2.4驱动方式 13
2.5 回转机构的设计 13
2.5.1齿轮 13
第三章 控制系统的设计 16
3.1 运动过程分析 16
3.2 传感器的选型 16
3.3气压系统 18
3.4 控制器的选择 18
3.4 PLC型号的选择 19
3.4.1 PLC型号的选择 19
3.5 调速控制 20
3.5.1 电机的调速 20
3.5.2 气缸的调速 21
3.6 控制流程图
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
22
3.7 硬件连接图 23
3.8 I/O端子分配表 24
3.9 控制系统软件设计 26
3.9.1程序流程图 26
3.9.2 梯形图 27
结束语 30
致 谢 31
第一章 绪论
1.1引言
啤酒瓶装箱机器手系统，是将机械技术，自动化技术，传感器技术以及计算机技术等多类学科的研究成果糅合起来，形成的机电一体化系统。这是目前国内外最流行的领域之一，随着机器人技术的发展，机器手已经不只是使用在工业等行业了，目前机器手正逐步转向第三产业。目前，有多家餐厅使用送餐机器人，这些也是属于机器手的一部分。机器手可以为我们生活提供很大程度上的便捷。因此，机器手技术在全球范围内普遍得到了很大的关注。下文具体介绍啤酒瓶装箱机器手的设计以及使用，主要介绍了啤酒瓶装箱机器手的工作时进行的动作，机器手各机构的组成，机器手各机构的驱动方式以及控制器和传感器的选择。
1.2机器手国内外发展状况
德国提出“产业4.0”策略，试图将信息技术与先进制造业联合，带动整个制造业进入新时代，保持制造业的领军地位。在此次战略中，“智能制造”是核心内容，而抢占机器人技术和市场制高点，也是目标之一。
在德国工业中，机器人产业的使用早已不仅限于汽车制造业。
英国也将机器人应用在了医疗健康界。英国是较早应用“机器人医生”的国家，而且对机器人医生进行了很大的普及，将它们放在操刀难度高、高精度的手术中。
图1.1 机器人医生
而大陆近几年来工业机器人产业的快速成长，已成为全球机器人最重要的市场，目前占有全球需求量的20%以上。随着工业机器人广泛应用于汽车、电子、金属以及机械等领域，一个全新的由机器人主导的“机器人时代”已到来。
1.3机器手的研究意义
意大利圣安娜大学生物机器人研究所主任Paolo Dario在2015年全球机器人会议上表示：“机器人带给人类的影响甚至会超过互联网。”
近年来，机器人研究力量聚焦的目光从最初的机械、材料、计算机、传感等领域，转向了人工智能的领域。尤其是目前很火爆的智能人型机器人，将会对人们的世界产生很大的影响。
机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。?
工业机器手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。?
机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。?
机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。?
随着注塑成型产业逐步的发展，将有越来越多的机器手用于上料、混合、自动装卸模具、回收废料等各个工序，并且将机器手朝着智能化方向发展。
第二章 装箱机器手整体设计
2.1设计方案
啤酒瓶自动装箱生产线中采用传送带传送啤酒瓶，使用机器手对啤酒瓶进行啤酒瓶的装箱，主要是机器手的设计，利用PLC或者单片机控制啤酒瓶自动装箱机器手的工作，在机器手运行过程中使用传感器将系统构成一个闭环系统，主要用来处理机器手在运行过程中产生的信号。
图2.1 机械手系统设计结构简图
图2.1是啤酒瓶装箱机械手的系统设计结构简图，由机械手依次夹取啤酒瓶，并对啤酒瓶进行依次装箱，一次夹取个数为四个，且装箱时瓶间距为5mm，抓放动作时间控制在6s到12s之间。
目 录
第一章 绪论 5
1.1引言 5
1.2机器手国内外发展状况 5
1.3机器手的研究意义 6
第二章 装箱机器手整体设计 8
2.1设计方案 8
2.2 机械手结构设计框图 9
2.3 机械手的组成 9
2.3.1机器手整体 9
2.3.2回转机构 10
2.3.3机械手升降机构 10
2.3.4 升降气缸的选型 11
2.3.5水平移动机构 11
2.3.6 水平气缸的选型 12
2.3.7夹持机构 12
2.4驱动方式 13
2.5 回转机构的设计 13
2.5.1齿轮 13
第三章 控制系统的设计 16
3.1 运动过程分析 16
3.2 传感器的选型 16
3.3气压系统 18
3.4 控制器的选择 18
3.4 PLC型号的选择 19
3.4.1 PLC型号的选择 19
3.5 调速控制 20
3.5.1 电机的调速 20
3.5.2 气缸的调速 21
3.6 控制流程图
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
22
3.7 硬件连接图 23
3.8 I/O端子分配表 24
3.9 控制系统软件设计 26
3.9.1程序流程图 26
3.9.2 梯形图 27
结束语 30
致 谢 31
第一章 绪论
1.1引言
啤酒瓶装箱机器手系统，是将机械技术，自动化技术，传感器技术以及计算机技术等多类学科的研究成果糅合起来，形成的机电一体化系统。这是目前国内外最流行的领域之一，随着机器人技术的发展，机器手已经不只是使用在工业等行业了，目前机器手正逐步转向第三产业。目前，有多家餐厅使用送餐机器人，这些也是属于机器手的一部分。机器手可以为我们生活提供很大程度上的便捷。因此，机器手技术在全球范围内普遍得到了很大的关注。下文具体介绍啤酒瓶装箱机器手的设计以及使用，主要介绍了啤酒瓶装箱机器手的工作时进行的动作，机器手各机构的组成，机器手各机构的驱动方式以及控制器和传感器的选择。
1.2机器手国内外发展状况
德国提出“产业4.0”策略，试图将信息技术与先进制造业联合，带动整个制造业进入新时代，保持制造业的领军地位。在此次战略中，“智能制造”是核心内容，而抢占机器人技术和市场制高点，也是目标之一。
在德国工业中，机器人产业的使用早已不仅限于汽车制造业。
英国也将机器人应用在了医疗健康界。英国是较早应用“机器人医生”的国家，而且对机器人医生进行了很大的普及，将它们放在操刀难度高、高精度的手术中。
图1.1 机器人医生
而大陆近几年来工业机器人产业的快速成长，已成为全球机器人最重要的市场，目前占有全球需求量的20%以上。随着工业机器人广泛应用于汽车、电子、金属以及机械等领域，一个全新的由机器人主导的“机器人时代”已到来。
1.3机器手的研究意义
意大利圣安娜大学生物机器人研究所主任Paolo Dario在2015年全球机器人会议上表示：“机器人带给人类的影响甚至会超过互联网。”
近年来，机器人研究力量聚焦的目光从最初的机械、材料、计算机、传感等领域，转向了人工智能的领域。尤其是目前很火爆的智能人型机器人，将会对人们的世界产生很大的影响。
机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。?
工业机器手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。?
机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。?
机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。?
随着注塑成型产业逐步的发展，将有越来越多的机器手用于上料、混合、自动装卸模具、回收废料等各个工序，并且将机器手朝着智能化方向发展。
第二章 装箱机器手整体设计
2.1设计方案
啤酒瓶自动装箱生产线中采用传送带传送啤酒瓶，使用机器手对啤酒瓶进行啤酒瓶的装箱，主要是机器手的设计，利用PLC或者单片机控制啤酒瓶自动装箱机器手的工作，在机器手运行过程中使用传感器将系统构成一个闭环系统，主要用来处理机器手在运行过程中产生的信号。
图2.1 机械手系统设计结构简图
图2.1是啤酒瓶装箱机械手的系统设计结构简图，由机械手依次夹取啤酒瓶，并对啤酒瓶进行依次装箱，一次夹取个数为四个，且装箱时瓶间距为5mm，抓放动作时间控制在6s到12s之间。
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