摘要：如今，工业机器人涉及力学、液压与气压传动、机械工程、控制工程和传感器技术等领域，是一门跨学科的综合技术应用。随着机器人技术的不断发展，他们所做的工作也变得多样化，包括搬运、喷涂、焊接、码垛、装配等，其中，搬运机器人所占市场最大，目前仍有38%的工业机器人用于搬运工作。

此次通过研究国内外搬运机器人的发展过程及设计思路，分析搬运机器人的运动过程，根据实际工作状况，确定了一台用于轮胎搬运的四自由度搬运机器人。工作方向是两个线性方向、一个旋转方向和一个夹紧运动。此次设计了搬运机器人的基本机械结构，对比分析两种机械手部结构，并在三维软件Solidworks中进行建模和有限元分析；对液压系统进行了简单的设计和校核，对相关液压元件进行选型，利用电磁阀控制液压缸，并用PLC设计的程序进行控制，实现搬运机器人的上升下降，伸出缩回，顺逆时针旋转和机械手的松开夹紧动作。同时，为保护工作人员安全，利用传感器进行安全保护程序的设计。将此机器人安放在特定位置，可完成将轮胎从上一工作台搬运至硫化机中，实现硫化过程的自动化生产，减少工人的重复劳动和危险程度，本文是对整个设计工作的全面介绍和总结。

关键词 搬运机器人；结构设计；三维模型；PLC

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 搬运机器人概述-1

1.2 搬运机器人的应用-2

1.3 搬运机器人的现实意义-3

1.4 本次设计的主要工作-3

1.5 本章小结-4

2 搬运机器人总体设计方案-5

2.1 引言-5

2.2 执行机构的设计-5

2.3 驱动系统设计-6

2.4 控制系统设计-7

2.5 本章小结-7

3 机器人执行机构设计-8

3.1 手部的设计-8

3.1.1 手部传力机构的选取-8

3.1.2 外夹式手部设计-8

3.1.3 内撑式手部设计-10

3.2 升降及导向机构的设计-11

3.3 伸缩及导向系统的设计-12

3.4 回转机构的设计-13

3.5 整体结构设计-15

3.6 关键部位的有限元分析-16

3.7 本章小结-17

4 机器人液压系统设计与分析-18

4.1 机器人液压系统的基本组成-18

4.2 机器人基本液压回路的确定-18

4.2.1 设计调压回路-18

4.2.2 设计背压回路-18

4.2.3 设计调速回路-19

4.2.4 设计锁紧回路-19

4.2.5 设计手部保压回路-19

4.2.6 设计整体回路-19

4.3 机器人液压系统的计算与选型-21

4.3.1 液压缸的载荷计算-21

4.3.2 液压缸的主要结构尺寸验算-21

4.3.3 液压系统负载流量计算-22

4.3.4 液压泵和电动机的选型-23

4.4 本章小结-23

5 机器人控制系统设计-24

5.1 控制方案的设计-24

5.1.1 控制对象-24

5.1.2 控制要求-24

5.2 控制硬件的介绍及选择-25

5.2.1 控制硬件类型的选择-25

5.2.2 PLC的选择介绍-25

5.2.3 传感器的选择介绍-26

5.2.4 限位开关的选择介绍-28

5.3 PLC软件系统的设计-28

5.3.1 PLC的I/O口配置-28

5.3.2 控制面板的设计-30

5.4 具体程序设计-31

5.4.1 公共程序-32

5.4.2 自动程序-32

5.4.3 返回原位程序-38

5.4.4 手动程序-39

5.5 本章小结-40

结论-41

致谢-42

参考文献-43