摘要：现代加工，制造以及物流业因为一直进行重复工作，工人非常累，并且效率也不高。机械手是用的最多的一种机器，可以取代人工进行工作，将劳动生产率变高，这样企业的经济利润就加大了，并且从很大程度上减轻了工人的工作强度。

本文通过研究国内外机械手的发展状况及设计思路的了解，查看相关材料，对本课题进行了总体方案的设计。确定了一台三自由度和圆柱坐标式的机械手，并设计了夹持式的机械手手部结构。驱动方式由液压缸来实现手臂的升降和伸缩，用步进电机来实现机械手腰部的回转。

采用西门子S7-200PLC进行控制，主要的设计内容包括控制原理的确定，控制面板的设计，接线部分的设计等。

关键词  机械手；结构设计；控制系统；PLC

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 本课题研究的背景-1

1.2 机械手的概述-1

1.3 机械手的组成-2

1.4 工业机械手在生产中的应用-4

1.5 本课题设计要求-4

2 总体及主要结构方案的设计与确定-5

2.1 设计参数的确定-5

2.2 运动类型的选择与确定-5

2.3 腰部方案的设计与确定-7

2.4 手臂方案的设计与确定-8

2.5 手腕方案的设计与确定-8

2.6 手爪方案的设计与确定-9

2.7 传动机构的选择与确定-9

2.8 驱动系统的选择与确定-10

2.9 手臂平衡机构的选择与确定-11

2.10 主要技术参数的计算-12

2.10.1 手部驱动力的计算-12

2.10.2 夹紧液压缸主要尺寸的确定-13

2.10.3 手臂伸缩液压缸主要尺寸的确定-14

2.10.4 手臂垂直液压缸主要尺寸的确定-14

3 液压系统设计-16

3.1 液压传动系统的设计与计算-16

3.1.1 确定液压系统方案-16

3.1.2 液压源系统的设计-16

3.1.3 设计液压系统图-16

3.1.4 液压系统的主要参数-18

3.2 计算和选择液压元件-20

4 机械手控制系统的设计-21

4.1 机械手控制系统硬件的选型-21

4.1.1 PLC的选择-21

4.1.2 步进电机的选型-21

4.1.3 步进驱动器选择-22

4.2 机械手工作流程的确定-23

4.3 机械手操作面板设计-24

4.4 控制系统原理分析-25

4.5  I/O口地址分配-26

4.6 机械手控制主程序流程图-26

4.7 机械手控制程序设计-27

4.8 机械手控制系统PLC梯形图设计-28

结论-31

致谢-32

参考文献-33