机械手在智能化生产中的应用设计(附件)【字数：8989】
摘 要随着物流仓库发展水平不断提高，对于货物的运输要求也越来越高，人工搬运已经不能满足物流仓库生产要求，以机械手搬运物料的方法随之应运而生。本文结合任务书的要求，设计了机械手搬运系统，采用机械手对物料进行搬运，以压力传感器和红外线传感器控制机械手精准夹持物体至小车，再用小车将物料运输至相应地点，最后再以机械手将物料放至指定地点。另外，小车添加了循迹功能，以不同颜色的路面对于红外线反射的程度不同这一原理，通过红外传感器感应事先安排好的路线，控制小车前进。由于只要改变颜色就可以改变路线，所以该小车相比轨道小车更加灵活。采用本设计的小车运料，一方面将机械手的自动化、安全性展现出来，另一方面采用循迹小车，可以自由控制装货和卸货地点，还能控制小车的行驶路径，非常快捷，方便。
目 录
第一章 绪论 1
1.1工业机器人的发展 1
1.1.1我国工业机器人的发展 1
1.1.2工业机器人的运用状况 1
1.2工业机器人结构分类 1
1.3设计思路与设计难点 2
第二章 设计方案的确定 4
2.1工业机器人的概述 4
2.2采取PLC控制小车的优点 4
2.3系统设计的基本步骤 4
2.4系统控制方案 4
2.5设备系统的原理图 5
第三章 小车的系统硬件的选择 7
3.1三菱PLC简介 7
3.1.1三菱Q系列概述 7
3.1.2 PLC的特点 8
3.2触摸屏的选型及特点 8
3.2.1三菱触摸屏GOT1000的特点 9
3.3电机的选型及特点 10
3.3.1小车电机的选型 10
3.3.2机械手电机的选型 10
3.4 PLC和触摸屏外部接线原理图 11
第四章 系统设计 12
4.1程序的I/O分配表 12
4.2 PLC梯形图概述 12
4.4控制系统程序设计 13
4.4.1小车启动与各状态的程序设计 13
4.4.2暂停与紧急制动的程序设计 14
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
4.4.3小车工作过程的程序设计 15
4.4.4机械手工作过程的程序设计 16
4.4.5灯光及报警 17
第五章 触摸屏的画面设计 20
5.1 GT1000型触摸屏人机界面的概述 20
5.2 GT Design 2 绘制触摸屏界面操作步骤 20
5.3画面传输到触摸屏的设置 24
5.4本课题设计的触摸屏画面 26
结束语 30
致 谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1工业机器人的发展
1.1.1我国工业机器人的发展
中国以33余万台工业机器人位居全球工业机器人第一位，保有量排名前十的国家还有日本、韩国、德国、法国和英国等。就密度而言，相对于韩国每万名工人工业机器人拥有478台，日本为314台，我国工业机器人密度仅为36，其市场空间还很大。据工业机器人发展前景估计，2018年会有超过三分之一的全球工业机器人被安装于中国。
工业机器人需求快速增加，但国内机器人产业总体水平与国外尚有差距，中高端市场进口替代空间大，机器人行业有望成为引导国内制造业整体升级的排头兵。对于工业机器人未来的发展，只能说技术方是王道，谁在技术上占有优势，谁就将引领这个产业的发展。
1.1.2工业机器人的运用状况
在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。其中PLC控制的工业机器人更是作为佼佼者，以其高抗干扰能力，可以适用于各种场合的作业，轻巧的重量和简单的操作更是广受好评。
1.2工业机器人结构分类
工业机器人可按两种方式分类，如图11所示
按机械结构分类，可分为串联机器人与并联机器人。串联机器人的特点是：一个轴的运动会改变另一个轴的坐标原点，比如六关节机器人。并联机器人特点是：一个轴运动不影响另一个轴的坐标原点，比如蜘蛛机器人。
按操作机坐标形式分类可分为以下5种：
/
图11 工业机器人分类
1、圆柱坐标型机器人的臂部可作升降、回转和伸缩动作，精度一般，一般用于搬运
2、球坐标型机器人的臂部能回转、俯仰和伸缩，精度不高，但是结构简单，成本低，用于搬运
3、多关节型机器人的臂部有多个转动关节，动作灵活，占地面积小，应用很广
4、平面关节型机器人的轴线相互平行,实现平面内定位和定向;
5、直角坐标型机器人的臂部可沿三个直角坐标移动，精度很高
1.3设计思路与设计难点
本设计设计了基于PLC编程控制的机械手工业小车。工业小车主要负责搬运工作，循迹的功能可以让它具有很高的自由性，轻松改变搬运点的位置。
按下启动按钮，小车会开始工作，按下停止按钮，小车会进入待机状态，机械手则优先进行手上的作业，然后进入待机状态。倘若按下紧急检修按钮，小车和机械手将同时制动。本文设计的小车具有四种状态，通过传感器检测小车处于哪种状态，并执行对应的步骤。
小车配备有两个驱动轮和一个万向轮，通过小车前段红外传感器检测小车下方的白线，再通过改变小车轮胎的速度，使小车达到不偏离轨道。
PLC控制系统具有体积小，功能强大，可靠性高，具有较大的灵活性和可扩展性的特点。PLC控制系统与同步小车，不仅实现了自动转换小车工作状态，提高了系统的可靠性和安全性，简化物流仓库的运输过程。因此，PLC控制系统具有一定的工程应用和推广价值。
目 录
第一章 绪论 1
1.1工业机器人的发展 1
1.1.1我国工业机器人的发展 1
1.1.2工业机器人的运用状况 1
1.2工业机器人结构分类 1
1.3设计思路与设计难点 2
第二章 设计方案的确定 4
2.1工业机器人的概述 4
2.2采取PLC控制小车的优点 4
2.3系统设计的基本步骤 4
2.4系统控制方案 4
2.5设备系统的原理图 5
第三章 小车的系统硬件的选择 7
3.1三菱PLC简介 7
3.1.1三菱Q系列概述 7
3.1.2 PLC的特点 8
3.2触摸屏的选型及特点 8
3.2.1三菱触摸屏GOT1000的特点 9
3.3电机的选型及特点 10
3.3.1小车电机的选型 10
3.3.2机械手电机的选型 10
3.4 PLC和触摸屏外部接线原理图 11
第四章 系统设计 12
4.1程序的I/O分配表 12
4.2 PLC梯形图概述 12
4.4控制系统程序设计 13
4.4.1小车启动与各状态的程序设计 13
4.4.2暂停与紧急制动的程序设计 14
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
4.4.3小车工作过程的程序设计 15
4.4.4机械手工作过程的程序设计 16
4.4.5灯光及报警 17
第五章 触摸屏的画面设计 20
5.1 GT1000型触摸屏人机界面的概述 20
5.2 GT Design 2 绘制触摸屏界面操作步骤 20
5.3画面传输到触摸屏的设置 24
5.4本课题设计的触摸屏画面 26
结束语 30
致 谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1工业机器人的发展
1.1.1我国工业机器人的发展
中国以33余万台工业机器人位居全球工业机器人第一位，保有量排名前十的国家还有日本、韩国、德国、法国和英国等。就密度而言，相对于韩国每万名工人工业机器人拥有478台，日本为314台，我国工业机器人密度仅为36，其市场空间还很大。据工业机器人发展前景估计，2018年会有超过三分之一的全球工业机器人被安装于中国。
工业机器人需求快速增加，但国内机器人产业总体水平与国外尚有差距，中高端市场进口替代空间大，机器人行业有望成为引导国内制造业整体升级的排头兵。对于工业机器人未来的发展，只能说技术方是王道，谁在技术上占有优势，谁就将引领这个产业的发展。
1.1.2工业机器人的运用状况
在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。其中PLC控制的工业机器人更是作为佼佼者，以其高抗干扰能力，可以适用于各种场合的作业，轻巧的重量和简单的操作更是广受好评。
1.2工业机器人结构分类
工业机器人可按两种方式分类，如图11所示
按机械结构分类，可分为串联机器人与并联机器人。串联机器人的特点是：一个轴的运动会改变另一个轴的坐标原点，比如六关节机器人。并联机器人特点是：一个轴运动不影响另一个轴的坐标原点，比如蜘蛛机器人。
按操作机坐标形式分类可分为以下5种：
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图11 工业机器人分类
1、圆柱坐标型机器人的臂部可作升降、回转和伸缩动作，精度一般，一般用于搬运
2、球坐标型机器人的臂部能回转、俯仰和伸缩，精度不高，但是结构简单，成本低，用于搬运
3、多关节型机器人的臂部有多个转动关节，动作灵活，占地面积小，应用很广
4、平面关节型机器人的轴线相互平行,实现平面内定位和定向;
5、直角坐标型机器人的臂部可沿三个直角坐标移动，精度很高
1.3设计思路与设计难点
本设计设计了基于PLC编程控制的机械手工业小车。工业小车主要负责搬运工作，循迹的功能可以让它具有很高的自由性，轻松改变搬运点的位置。
按下启动按钮，小车会开始工作，按下停止按钮，小车会进入待机状态，机械手则优先进行手上的作业，然后进入待机状态。倘若按下紧急检修按钮，小车和机械手将同时制动。本文设计的小车具有四种状态，通过传感器检测小车处于哪种状态，并执行对应的步骤。
小车配备有两个驱动轮和一个万向轮，通过小车前段红外传感器检测小车下方的白线，再通过改变小车轮胎的速度，使小车达到不偏离轨道。
PLC控制系统具有体积小，功能强大，可靠性高，具有较大的灵活性和可扩展性的特点。PLC控制系统与同步小车，不仅实现了自动转换小车工作状态，提高了系统的可靠性和安全性，简化物流仓库的运输过程。因此，PLC控制系统具有一定的工程应用和推广价值。
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