【基于PLC的氣動機械臂的設(shè)計開題報告2700字】

開題報告表學(xué)號姓名專業(yè)辦學(xué)單位（學(xué)習中心）指導(dǎo)老師姓名職稱論文題目基于PLC的氣動機械臂的設(shè)計題目來源(打勾選擇)生產(chǎn)實際平臺自選學(xué)生自擬其他題目類型(打勾選擇)應(yīng)用研究理論研究其他1.選題背景及意義（600-800字）工業(yè)機器人又稱工業(yè)機械手、機械操縱臂等，是適用于工業(yè)自動化生產(chǎn)的機電一體化設(shè)備。第一臺工業(yè)機器人誕生于美國以來，工業(yè)機器人以其優(yōu)異的工作能力得到了迅速的發(fā)展，它是集控制工程、機械制造、電子技術(shù)、傳感器、計算機科學(xué)、仿生學(xué)、人工智能等多學(xué)科為一體的綜合性的前沿技術(shù)。工業(yè)機器人可以針對設(shè)定的目標物進行抓取、組裝、檢測等步驟，這些步驟都是在此之前都是在工廠車間里工人的工作內(nèi)容。而工業(yè)機器人模仿了人類，工人手臂的工作方式，通過此途徑大大地減輕了工廠車間內(nèi)人們的勞動強度。除此之外，礦井、隧道、有放射性物質(zhì)的空間，這些不適宜人去作業(yè)的環(huán)境，也可以讓工業(yè)機器人去替代，不僅保障了工人的安全問題，還能使工作完成地更快速便捷安心。在機械、電氣、航空航天等各類重工業(yè)領(lǐng)域和電子、計算機這類高新工業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)機器人都已具有了強大的競爭力。即便在各類先進制造業(yè)中，工業(yè)機器人也是領(lǐng)先的。作為典型的機電一體化數(shù)字化裝備，其本身已成為衡量一個國家制造業(yè)水平和科技水平的重要標志。工業(yè)機器人的發(fā)展道路是向著“高速、高精度、重載、輕量化和智能化”的方向發(fā)展。JSME2008年度日本機械學(xué)會從技術(shù)重要性不斷增強的工業(yè)機器人領(lǐng)域的角度出發(fā)，分析并預(yù)測了機器人的平均功率比密度、精度、智能化水平等關(guān)鍵參數(shù)（至2030年）。在機器人設(shè)計中，如果要求了絕對準確，那么經(jīng)過不斷改良，絕對精度可能會接近重復(fù)定位精度。隨著材料技術(shù)的進步，可以達到減輕驅(qū)動器質(zhì)量，提高剛度，提高伺服電機和驅(qū)動器的平均功率比密度。因此，工業(yè)機器人技術(shù)有如下特點：（1）工業(yè)機器人身上集合了許多的其他先進技術(shù)，比如智能化和軟件開發(fā)方面，也通過這些的加成，使得其本身更加的完美，提高質(zhì)量的同時又達到了降低成本的目的。除此之外，通過對過程實施的檢測、優(yōu)化、調(diào)度和管理等步驟，也減少了對資源的損耗和對環(huán)境的污染，這達到了了工業(yè)自動化的最高水平。（2）自從動力機械和計算機出現(xiàn)之后，作為對人的體力和智力的極限水平的發(fā)展方面，工業(yè)機器人緊隨其后。工業(yè)機器人與其成套裝備擁有許多新的優(yōu)勢，例如精工制造和柔性生產(chǎn)。這些特點使其成為實現(xiàn)數(shù)字化、自動化和智能化的根基。（3）在各行各業(yè)之中，包括汽車整車、軌道交通、電氣電力等國家重工，以及醫(yī)學(xué)醫(yī)藥、財經(jīng)金融、副食煙草等民生行業(yè)，都必不可少各項生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)。這些生產(chǎn)制造過程中的各項細小環(huán)節(jié)的關(guān)鍵就是工業(yè)機器人與自動化成套設(shè)備。（4）工業(yè)機器人與自動化成套技術(shù)，融合了多項學(xué)科，涉及多項技術(shù)領(lǐng)域，包括工業(yè)機器人控制技術(shù)、機器人構(gòu)建有限元分析、激光加工技術(shù)、智能測量、建模加工一體化、工廠自動化以及精細物流等先進制造技術(shù)，技術(shù)綜合性強。本課題結(jié)合當前社會發(fā)展對高靈活性、本質(zhì)安全型機械手的實際需求，著眼于提高機械手抓取的智能性和適應(yīng)性。2.選題研究的基本內(nèi)容及擬解決的問題（500-700字）隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，自動化、機械化生產(chǎn)已成為現(xiàn)代工業(yè)的重要支柱，沒有車間、裝配線，已成為一種很常見的工作形式。用氣推動的機械臂系統(tǒng)是由氣缸、氣動閥和壓縮機組成。其優(yōu)點是氣體來源方便、結(jié)構(gòu)較簡單、成本較低、維護方便等。氣動機械臂可以采用純氣動電路設(shè)計，用旅行閥和氣動變換閥進行控制，無需電控電路。這是比較安全的，有火災(zāi)，爆炸，防潮，可用于環(huán)境比較苛刻的地方。采用壓縮空氣的方法，也可儲存空氣能源，進行遠程供氣，為將來純氣能源打下基礎(chǔ)。氣動換向閥采用兩位五通電磁換向閥，有存儲功能和手動功能，易于調(diào)試和重置。目前，氣壓傳動機械臂廣泛應(yīng)用于自動化生產(chǎn)線中，采用多任意氣動電路設(shè)計方法的多運行機制也多種多樣，各有優(yōu)缺點，因此，有必要研究一個更簡單、更穩(wěn)定的多級自由機械臂全氣動控制系統(tǒng)。論文主要內(nèi)容是對基于西門子PLC氣動機械臂控制系統(tǒng)進行的設(shè)計，其中有系統(tǒng)的總體設(shè)計方案、系統(tǒng)組成、軟硬件設(shè)計以及系統(tǒng)的功能分析。完成基于西門子PLC的氣動機械臂控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計，包括可編程序控制器電路、氣動線路、機械臂軌跡線路、機械外圍電路的設(shè)計部分：顯示、報警電路等設(shè)計。本系統(tǒng)主要模塊選用的器件有：可編程序控制器，安全傳感器，顯示屏，報警芯片等構(gòu)成。利用PLC編寫合適的控制程序梯形圖，結(jié)合PLC進行機械臂的系統(tǒng)控制，制定合適機械臂的行動范圍和軌跡以及實現(xiàn)機械臂對所需環(huán)境的預(yù)期控制，氣動閥通過系統(tǒng)控制作為動能推動機械臂做功以到達預(yù)期功能。3.擬采取的主要技術(shù)路線、實施方案和工具等（400-600字）本設(shè)計對基于西門子PLC的氣動機械臂進行了深入研究，在理論知識的基礎(chǔ)上，通過老師的指導(dǎo)，制定了合理的設(shè)計規(guī)劃，并進行反復(fù)實踐。其次通過參考關(guān)于PLC機械臂的有關(guān)文獻，更加完善了自己的設(shè)計，使本設(shè)計更加符合實際需求。主要技術(shù)路線如下：（1）基于西門子PLC的氣動機械臂控制系統(tǒng)的整體設(shè)計，包含對系統(tǒng)總體方案的設(shè)計、系統(tǒng)的組成、軟件與硬件設(shè)計和系統(tǒng)的功能分析進行一個研究。（2）完成以西門子PLC為基礎(chǔ)的氣動機械臂臂控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計，包括可編程控制器電路、氣動線、機械臂臂軌道線、機械外設(shè)電路：鍵盤電路、顯示電路、報警電路等。系統(tǒng)的主要模塊選定設(shè)備有：可編程控制器、安全傳感器、顯示屏、氣動閥、報警芯片等。（3）使用PLC編寫合適的控制程序，開發(fā)合適的機械臂范圍和軌跡，實現(xiàn)機械臂手臂對預(yù)期環(huán)境的預(yù)期控制，氣動閥通過系統(tǒng)控制作為推動機械臂臂達到預(yù)期的功能。4．主要參考文獻（不少于10篇）[1]趙拓,趙蔓麗,施守涵,俞張勇.氣動搬運機械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2022,58(04):101-103.[2]陳娜,裴雷,潘娜娜,王芳.基于機械臂與PLC控制的裝配自動上下料系統(tǒng)設(shè)計[J].造紙裝備及材料,2021,50(05):8-10.[3]楊永江.基于PLC的液壓機械臂控制技術(shù)研究[J].科技視界,2020(19):113-115.[4]劉保千.液晶面板搬運機械臂結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2022,58(05):48-50.[5]黃爔元,楊智超,馮源,高銘,白憲進,劉楠.工業(yè)搬運機器人控制系統(tǒng)軟件設(shè)計與實驗[J].工業(yè)控制計算機,2021,34(11):77-78+80.[6]陳娜,裴雷,潘娜娜,王芳.基于機械臂與PLC控制的裝配自動上下料系統(tǒng)設(shè)計[J].造紙裝備及材料,2021,50(05):8-10.[7]楊永江.基于PLC的液壓機械臂控制技術(shù)研究[J].科技視界,2020(19):113-115.[8]丁行穩(wěn),陳勁杰.氣動機械手控制系統(tǒng)的設(shè)計及優(yōu)化[J].中國水運(下半月),2019,19(10):61-62.[9]李素敏.PLC控制機械手[J].電聲技術(shù),2019,43(04):68-69+73.[10]于群,孫方成,石宏.基于PLC的氣動機械手控制系統(tǒng)設(shè)計[J].沈陽航空航天大學(xué)學(xué)報,2017,34(06):60-65.[11]程艷.基于PLC控制的氣動機械手控制系統(tǒng)研究[J].湖南城市學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2016,25(03):127-128.[12]楊元慧,楊燕珍.氣動機械手臂的PLC控制[J].龍巖學(xué)院學(xué)報,2015,33(05):43-45+60.