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1、摘要摘要在在当当今今庞庞大大规规模模制制造造行行业业中中，企企业业为为了了提提高高生生产产效效率率，保保障障产产品品质质量量，普普遍遍重重视视生生产产的的过过程程自自动动化化能能力力，机机械械手手理理多多当当然然成成为为自自动动化化生生产产线线上上的的重重要要成成员员，逐逐渐渐被被企企业业采采用用。机机械械手手的的应应用用在在一一定定程程度度上上反反映映了了一一个个国国家家工工业业自自动动化化的的水水平平，目目前前，机机械械手手基基本本上上都都承承担担着着焊焊接接、喷喷涂涂、搬搬运运以以及及堆堆垛垛等等重重复复性性并并且且劳劳动动强强度度精精度度大大的的工工作作，工工作作方方式式一一般般采采取
2、取可可编编程程控控制制器器控控制方式。制方式。摘要摘要我我设设计计的的是是一一台台六六自自由由度度的的机机械械手手，主主要要的的功功用用就就是是物物料料的的安安装装及及搬搬运运。首首先先，本本文文将将设设计计机机器器人人的的底底座座、大大臂臂、中中臂臂、小小臂臂、手手腕腕和和机机械械手手的的结结构构，然然后后选选择择合合适适的的传传动动方方式式、控控制制方方式式，建建立立机机械械手手的的结结构构建建模模并并仿仿真真运运动动；在在此此基基础础上上，本本文文将将设设计计该该机机器器人人的的PLC控控制制系系统统，包包括括PLC的的选选型型，外外部部接接线线及及编编写写程程序序进进行行，重重点点加加
3、强强控控制制软软件件的的可可靠靠性性和和机机器器人人运运行行过过程程的的安安全全性性，最最终终实实现现的的目目标标包包括括：关关节节的的确确定定运运动动和和建建模模仿仿真真、机机器器人人的的示示教教编编程程和和在在线线修修改程序；计算停止点的运动分析和回停止点的程序设计。改程序；计算停止点的运动分析和回停止点的程序设计。机械电子机械电子发展的特点发展的特点 多学科深度交叉多学科深度交叉电子制造、电子制造、e-制造、数字制制造、数字制造、虚拟制造、造、虚拟制造、网络制造网络制造生命科技生命科技人类基因组人类基因组基因工程基因工程生物芯片生物芯片 信息科技信息科技光子、量子、光子、量子、生物计算机
4、；生物计算机；网络技术网络技术PRO/E 的优点的优点1）有利于设计人员的创造性，从而将从大量的繁琐的复杂劳动中解放出来，集中精力进行创造性的劳动。2）减少了设计、计算、制图、制表所需要的时间，缩短了设计周期。3）可以从多种方案中进行分析、比较，选出最优的方案，实现设计方案的优化。4）缩短了产品设计到生产的周期，缩短了产品的上市周期，提高了产品质量。5）可以对产品进行仿真模拟，而不需要做样机，减少了原材料的浪费。装配装配在本次机械手臂的运动仿真中，只需在装配时定义各个关节之间的连接为销钉连接连接 在 Mechanism 模块中定义伺服电动机，就可以仿真各个关节之间的回转运动。齿轮间连接点先点击
5、第二个凸轮按钮进行约束，再点第三个齿轮按钮进行齿轮约束，最后解除凸轮约束，点第四个伺服电机按钮进行转动副中的电机安装，仿真应用了十四个电机。点击第一个机构分析按钮，进行机构分析仿真运动，点第二个回放按钮进行回放。部件的运动情况见录像。仿真仿真连杆变量连杆扭角连杆距离d两杆长度a cossin11-90000-12200a21033900a30144-90d400-1559000016600010机器手臂的运动分析机器手臂的运动分析DH参数和其次变换矩阵公式参数和其次变换矩阵公式得，运动学方程得，运动学方程由于是转动关节由于是转动关节i，连杆，连杆i相对连杆相对连杆i-1绕坐标系绕坐标系i i的
6、的zi i轴所作微分转轴所作微分转动动，的微分运动矢量为，的微分运动矢量为d=d=可得其雅各比矩阵。机械手的控制FX2N-64MR-001是是FX2N系列中三菱系列中三菱PLCFX家族中最先进的家族中最先进的系列。有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块，系列。有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块，灵活性和控制能力强，可扩展到灵活性和控制能力强，可扩展到256点。点。1.系统配置即固定又灵活；2.编程简单；3.备有可自由选择，丰富的品种；4.令人放心的高性能；5.高速运算；6.使用于多种特殊用途；7.外部机器通讯简单化；8.共同的外部设备机械手操作版面机械手操作版面机械手自
7、动的作业流程图机械手自动的作业流程图技术经济性分析技术经济性分析1 1）一般企业引进机械手的做法是直接购买通用型机械手（关节式），因一般企业引进机械手的做法是直接购买通用型机械手（关节式），因为通用机械手能适用的范围比较广，柔性和灵活性都较大，功能较强，所以为通用机械手能适用的范围比较广，柔性和灵活性都较大，功能较强，所以销售范围广泛。销售范围广泛。2 2）本设计的机械手能够实现与数控机床等相配合，实现加工过程中上下本设计的机械手能够实现与数控机床等相配合，实现加工过程中上下料的自动化、无人化。而且，只要把手爪的结构及编程稍作改变料的自动化、无人化。而且，只要把手爪的结构及编程稍作改变,就可实
8、现多就可实现多种工件的自动上料。它在实际生产中的应用推广必将提高产品的质量，并且种工件的自动上料。它在实际生产中的应用推广必将提高产品的质量，并且节约能源，减轻工人的劳动强度，促进生产技术的进步。具有很好的经济效节约能源，减轻工人的劳动强度，促进生产技术的进步。具有很好的经济效益。益。3 3）本机械手采用可编程序控制器控制，可以实行手动调整、手动及自动本机械手采用可编程序控制器控制，可以实行手动调整、手动及自动控制。系统结构紧凑、工作可靠，设计周期短且造价较低。控制。系统结构紧凑、工作可靠，设计周期短且造价较低。PLC有较高的灵有较高的灵活性，当机械手工艺流程改变时，只要对活性，当机械手工艺流程改变时，只要对I/O点的接线稍作修改，或点的接线稍作修改，或I/O继电继电器重新分配，程序中作简单修改，补充扩展即可。机械手的速度、步进电机器重新分配，程序中作简单修改，补充扩展即可。机械手的速度、步进电机运行所需的脉冲数都可以根据具体的工况进行设置，能够满足在一定范围内运行所需的脉冲数都可以根据具体的工况进行设置，能够满足在一定范围内数控上下料的多种作业要求，符合目前国内具体的生产加工水平，能满足一数控上下料的多种作业要求，符合目前国内具体的生产加工水平，能满足一般企业生产要求。般企业生产要求。谢谢谢谢