再生硒鼓异形零件表面喷油机械手研究与开发

摘要

针对再生硒鼓生产过程中喷油(喷漆)工作劳动强度大、生产率低、质量不易保证，并且对人体有毒害作用等缺点，本文提出利用PLC控制系统对喷油过程进行自动控制，设计并开发了一种自动喷油机器人--四自由度机械手。本文所做的工作和取得的结果如下： (1)机械手的总体设计。按照机械手的任务要求和技术参数，对机器人的总体结构进行了分析，确定了驱动方案和传动方案，以及控制系统的总体方案。 (2)机械手机械系统设计。按照模块化的设计方法对机械手的机械结构进行了设计并且在Solidworks环境下建立了三维实体模型与装配。该机械手包括四个结构模块：底座、立柱、手臂和手爪(喷头)。 (3) PLC控制系统的硬件以及软件设计。本文的重点是机械手控制系统的设计。控制系统采用两级分布式结构，包括下位机的现场控制和上位机的监控系统两部分。下位机采用可编程序控制器，上位机采用PC机，从硬件上进行了PLC选型、输入输出点的配置等，软件上采用顺序控制法编制了机械手的梯形图程序，并采用组态软件三维力控(Force Control)开发了简单实用的监控系统，实现了远程控制机械手的目的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题来源及意义

1.1.1课题的来源

1.1.2课题的意义

1.2机器人及相关技术概述

1.2.1机器人技术

1.2.2工业机器人的国内外发展状况

1.2.3机器人自动控制技术

1.3 PLC控制技术概述

1.3.1 PLC系统的基本结构

1.3.2 PLC的特点、应用领域和发展趋势

1.4本课题的目标和主要研究内容

第二章 异形零件表面喷油系统总体设计

2.1机械手的基本结构和任务要求

2.1.1机械手的基本结构和自由度分析

2.1.2机械手的任务要求和技术参数

2.2机器手驱动方案的对比分析及选择

2.2.1液压驱动

2.2.2气压驱动

2.2.3电机驱动

2.3机器人传动方案的选择

2.3.1常见的传动机构

2.3.2手臂升降关节

2.3.3手臂伸缩关节

2.3.4立柱水平移动关节

2.3.5喷枪转动关节

2.4控制系统总体方案

2.5本章小结

第三章 自动喷油机械手机械系统设计

3.1机器人模块化设计方法

3.1.1模块划分的一般原则

3.1.2模块设计方法

3.1.3模块化机械手组成

3.2机械系统设计

3.2.1底座模块

3.2.2机械手立柱模块

3.2.3机械手手臂模块

3.2.4机械手手部(喷枪)模块

3.3机械手的三维实体建模

3.4本章小结

第四章 自动喷油机械手PLC控制系统硬件设计

4.1 PLC控制系统设计步骤

4.2 PLC机型的选择

4.3 PLC控制系统硬件设计

4.3.1硬件设计总体方案

4.3.2 PLC输入输出设备确定

4.3.3 PLC的输入输出地址分配

4.3.4 PLC输入输出接线

4.4 PLC与上位机通信的硬件设计

4.4.1 PLC与上位机通信条件

4.4.2 PLC与上位机通信形式

4.5小结

第五章 自动喷油机械手PLC控制系统软件设计

5.1顺序控制的设计方法

5.2 PLC控制系统软件设计

5.2.1喷油机械手工艺流程

5.2.2控制系统流程图

5.2.3 PLC梯形图设计

5.3上位机软件设计

5.3.1组态软件

5.3.2监控界面的设计

5.3.3机械手监控界面的开发

5.4 PLC控制系统的调试

5.4.1调试前的准备工作

5.4.2程序调试

5.4.3运行结果

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文工作总结

6.2进一步研究设想

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果

致谢