1、- 1 - 本科毕业设计 (论文 )开题报告 电气工程及自动化 简易机械手 PLC 控制系统的设计 一、课题研究意义及现状 随着生产水平及科学技术的不断进步与发展，机械工业也得到了全面的发展。在现代生产中，生产过程的自动化和机械化成为突出的主题。但机械工业中，很多生产线上的各个环节是不连续的。目前，国内很多工厂的生产线上下料仍然采用人力，人力搬运既不安全且效率不高，同时劳动强度大会造成人身事故。机械手的出现很好的解决了这些问题。机械手的应用提高了生产过程的自动化程度，降低了生产成本。在一些高温高压等工作环境下，它能够代替人安全 的进行操作。 机械手 的应用 ，使得生产率有了大幅的提高，同时也改
2、善了我们的工作环境。让生活变得越来越智能化。 因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。 目前国内机械手主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，品种、数量、性能等方面都不能满足工业发展的需要 1。所以，在国内主要逐步扩大机械手的应用范围，重点是发展一些锻造、热处理方面的机械手，来提高劳动效率，减轻劳动强度，改善作业环境 1。同时要正确定位，以更好发挥机械手的作用。要大力发展一些较科学含量技术高的机械手，如让其具有触觉、视觉等，更好的为人类服务。国外 机械手在制造业用的较多，发展也很快。目前主要用于机床、横断压力机的上下料，及其点焊、喷漆等作业，它可按照事先制定的作业程序来完成规定的操作 1。国外
3、研究趋势是主要大力研制具有智能的机械手。使其对外界的变化能做出相应的动作。 本课题 简易机械手具有模块化的特点，硬件易拆装，软件可分模块化进行编程与训练。机械手具有在生产线上能对工件上料、下料、定位、分拣等功能。 PLC可靠性高，抗干扰能力强，且控制系统简单、通用性强。所以本课题采用 PLC控制。 二、课题研究的主要内容和预期目标 本课题研究的简易机械手具有模块化的 特点，硬件易拆装，软件可分模块化进行编程与训练。课题的主要任务是在熟悉机械手机械结构的基础上，对机械手可以完成生产线上工件上料、下料、定位、分拣等功能的手臂、悬臂、手抓等部件的运动过程进行分析，选择传感器、驱动电机、 PLC，完成
4、硬件设计、 I/O点分析、梯形图的编写与调试等。 1.毕业设计的具体内容 ： - 2 - （ 1）采用直流电机实现机械手的旋转、升降、伸缩及控制手爪的开合； （ 2）实现功能：机械手以工作台流水线上的工件为夹取对象，完成上料、下料、定位、分拣等功能； （ 3）分拣功能皮带传输电机采用变频调速； （ 4）分析 各个功能模块的机械运动过程及动作时序； （ 5）分析 I/O 口，设计外围硬件图； （ 6）设计梯形图； 2.毕业设计的预期目标 完成上述 简易机械手 PLC控制 系统的（硬件和软件）设计与调试及选择传感器、驱动电机、 PLC等，通过实验测试合格，并提供 机械运动过程及动作时序 分析、 I
5、/O点分析、硬件电路、梯形图。 完成毕业论文撰写，准备毕业设计答辩。 三、课题研究的方法及措施 本课题主要利用 PLC 和变频器、触摸屏等技术控制进行设计。采用 PLC 控制技术实现手动控制调试。具体措施如下： 1 了解设计任务书，明确设计要求，设计内容 的步骤，通过查阅跟课题有关的资料，了解机械手的机械结构，运动过程及 PLC 控制系统等等。 2 确定系统的总体结构。设计模块可分为三部分 : 1）机械手的旋转、升降、 伸缩及手爪的开合，采用直流电机实现； 2）在流水线上夹取对象； 3）分拣功能，采用变频器调速实现； 3 在分析其工作过程后，对软件分模块化进行编程与训练。确定每个环节的程序，分
6、析I/O 口。 4 用 PLC控制机械手的 旋转、升降、 伸缩及手爪的开合，夹取对象等。 5 根据需要，设计选用的合适的仪器： 机械手的技术参数：自由度数目 4，定位精度 1mm，负载 能力（含末端执行器） 1 kg，几何尺寸 400mm 300mm 350mm 腰部转动 1500，运动范围手臂伸缩 100mm，手臂升降 200mm，最大展开半径 200mm，本体重量 10kg，驱动系统直流电动机 2 台 等等。 - 3 - 机械手系统工作原理框图 四、课题研究进度计划 2011 年 8 月 27 日至 11 月 11 日： 分析任务，收集资料，总体方案设计，完成开题报告、文献综述、外文翻译。
7、 。 2011 年 11 月 12 日至 2012 年 5 月 5 日 1） 11 月 12-11 月 30：设计与写论文，完成 机械运动过程及动作时序 分析， I/O 点分析； 2） 12 月 1-12 月 20 日：完成硬件电路设计、梯形图设计； 3） 12 月 21 日 -1 月 10：在实验室完成整个系统，获得指导教师收验通过； 4） 1 月 11 日 -5 月 5 日：设计作品完善，论文修改。 做好论文答辩的 PPT 资料，准备答辩，并提交所有电子文档材料。 五、参考文献 1 基于 PLC的机械手控制系统 OL,2011年 11月 4日 . http:/ 2 徐英，教学型机械手 PL
8、C控制系统的设计 D.苏州大学 .2010年 10月 . 3 王庭有，可编程序控制器原理及应用 M.北京：国防工业出版社， 2005. 4 王芳丽 ,三菱系列 PLC原理及应用 M 北京： 人民邮电出版社， 2009. 5 郭洪红 ,工业机器人技术 M.西安：西安电子科技大学出版社， 2006. 6 殷洪义，吴建华 .PLC 原理与实践 M.北京：清华大学出版社， 2008， 10. 7 李允文，工业机械手设计 M.北京：机械工业出版社， 1996. 8 刘丽华 ， 基于 PLC 控制的教学型旋盖气动机械手设计 J.液压与气动， 2010(3):51-53 9 王庭有，可编程序控制器原理及应用
9、 M.北京：国防工业出版社， 2005. 10 张崇智， PC 与三菱 FX2N 型 PLC 串口通信的实现 J.机床电器， 2005， (3)： 37 PLC 电磁阀 气缸 有无达到限位开关 电机转动 传送带前进 - 4 - 11 郭洪红，工业机器人技术 M. 西安：西安电子科技大学出版社， 2006. 12 Dirk Osswald, Heinz Wrn .Mechanical System and Control System of a Dexterous Robot HandD. University of Karlsruhe: Institute for Process Control and Robotics,2001.
