多用途气动机器人结构设计

摘要 本文简要介绍了工业机器人的概念，机械手硬件和软件的组成，即PLC控制的气动机械手的系统工作原理，机械手各个部件的整体尺寸设计，气动技术的特点，PLC控制的特点。本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。设计了机械手的手臂结构。设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图，大大提高了绘图效率和图纸质量。利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图，并绘制了可编程序控制器的控制程序。

关键词： 工业机器人 机械手 气动 可编程序控制器（PLC）

Structural Design of Multi-purpose Pneumatic Robot

Abstract..

KEY WORDS:  industrial robot manipulator pump air pressure drive   PLC

目   录

第一章  引言    1.1机械手概述............................................... ..............1　

1.2气动机械手的设计要求2

1.3机械手的系统工作原理及组成.....................................．.......2

第二章 机械手的整体设计方案

2.1机械手的座标型式与自由度 6

2.2机械手的手部结构方案设计 7

2.3机械手的手腕结构方案设计．7

2.4机械手的手臂结构方案设计．7

2.5机械手的驱动方案设计．7

2.6机械手的控制方案设计．8

    2.7机械手的主要技术参数．8

第三章 手部结构设计

3.1夹持式手部结构．10 3.1.1手指的形状和分类

3.1.2设计时考虑的几个问题

3.1.3手部夹紧气缸的设计

第四章 手腕结构设计

4.1手腕的自由度．14

4.2手腕的驱动力矩的计算．14

4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩

4.2.2回转气缸的驱动力矩计算

4.2.3回转气缸的驱动力矩计算校核

第五章 手臂伸缩，升降，回转气缸的设计与校核

5.1手臂伸缩部分尺寸设计与校核．20

5.1.1尺寸设计

5.1.2尺寸校核

5 .1 .3导向装置

5 .1 .4平衡装置

5.2手臂升降部分尺寸设计与校核．21

5.2.1尺寸设计

5.2.2尺寸校核

5.3手臂回转部分尺寸设计与校核．23

5.3.1尺寸设计

5.3.2尺寸校核

第六章 气动系统设计

6.1气压传动系统工作原理图及元器件的选择．25

第七章 机械手的PLC控制系统设计

7.1可编程序控制器的选择及工作过程．26

7.1.1可编程序控制器的选择

7.1.2可编程序控制器的工作过程

7.2可编程序控制器的使用步骤．27

7.3机械手可编程序控制器控制方案．28

   7.3.1控制系统的工作原理及控制要求

   7.3.2 气动机械手的工作流程

   7.3.3 I/0分配

   7.3.4梯形图设计

第八章 结论．36

致谢37

参考文献38