機械手控制系統(tǒng)設(shè)計11.doc

畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目名稱： 機械手控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名專 業(yè)班 級一、選題的目的意義該選題的目的是運用PLC對機械手的控制系統(tǒng)做一個詳細的了解和研究。這次的畢業(yè)設(shè)計，是對我大學(xué)四年所學(xué)知識的一次系統(tǒng)的應(yīng)用與鞏固，是對課本知識的重新梳理與完善，我之前四年所學(xué)的都是碎片化的知識，僵硬死板且不能活學(xué)活用，這次畢業(yè)設(shè)計正好能將這些碎片化的知識整合起來，融會貫通，以達到經(jīng)過四年的量的積累后通過畢業(yè)設(shè)計得到質(zhì)的提升的目的。這是我大學(xué)階段首次設(shè)計完整且富有挑戰(zhàn)性的項目。完成這次設(shè)計將使我的綜合能力有很大的提升，更能為我今后的工作打下扎實的基礎(chǔ)并提供可以借鑒的經(jīng)驗。機械手也被稱為自動手（auto hand），能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。機械手主要由手部、運動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機械手設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機械手有23個自由度。機械手可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。二、國內(nèi)外研究綜述當今社會，機械手被普遍用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機械手。這些工業(yè)機器人主要由類似人的手和臂組成，它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。目前國內(nèi)外正在研究反應(yīng)速度更快，更可靠的機械手，同時也正在研究用人腦來代替程序控制的機械手。在這個進程中仿生機械手也正在慢慢的被人類所重視。三、畢業(yè)設(shè)計（論文）所用的方法本設(shè)計以PLC為控制系統(tǒng)核心來控制機械手臂上升下降、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)，抓緊放松，機械手的上升、下降和左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的執(zhí)行，分別由雙線圈二位電磁閥控制汽缸的運動控制和步進電機控制完成。當下降電磁閥通電時，機械手下降，若下降電磁閥斷電，機械手停止下降，保持現(xiàn)有的動作狀態(tài)。當上升電磁閥通電時，機械手上升。左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)是由步進電機控制，當步進電機通正向脈沖時步進電機左轉(zhuǎn)，當通反向脈沖時機械手右轉(zhuǎn)，步進電機的起停由限位開關(guān)進行限位控制。加緊/放松則是單線圈的二位電磁閥控制汽缸的運動來實現(xiàn)，線圈通電時執(zhí)行加緊動作，斷電時執(zhí)行放松動作。并且要求只有當機械手處于上限位才能進行左/右移動，因此在左/右轉(zhuǎn)動時用上限條件作為聯(lián)鎖保護。由于上/下運動轉(zhuǎn)動采用雙線圈兩位電磁閥控制，兩個線圈不能同時通電，因此在上/下運動的電路中須設(shè)置互鎖環(huán)節(jié).為了保證機械手動作準確，機械手上安裝了限位開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，分別對機械手進行下降、上升、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等動作的限位，并給出動作到位信號。光電開關(guān)PS負責(zé)檢測傳送帶A上的工件是否到位，到位后機械手開始動作。另外，本設(shè)計還設(shè)置手動/自動切換操作模式，并設(shè)置緊急停止和一般停止兩種停車模式。4、 主要參考文獻與資料獲得情況1 王庭有.可編程控制器原理及應(yīng)用M.北京：國防工業(yè)出版社，2006.2 楊后川.西門子S7-200PLC應(yīng)用100例M.北京：電子工業(yè)出版社，2009.3 袁任光.可編程序控制器選用與系統(tǒng)設(shè)計實例M.北京：機械工業(yè)出版社，2010.4 孫建忠.特種電機及其控制M.北京：中國水利水電出版社，2011.5 向曉漢.西門子PLCS7-200/300/400/1200應(yīng)用案例精講M.北京：化學(xué)工