摘要：近代传统的面向工业制造开发的工业机器人体积笨重，负载能力低，在医疗辅助,空间探测，事故救援等方面无法满足其具体要求，而轻型机械臂有着负载能力强、结构多变、可多次编程和操作简单等优点，不仅在上述市场中有较大需求，还在其他领域有较大的应用空间，是现如今新一代机器人的重点研究方向之一。

于是本文便对轻型机械臂结构及控制系统展开研究，对机械臂的控制系统进行了对比和选型，模拟一个机械臂运输物件的过程，机械臂完成对物件的抓取和释放，并采用PLC控制系统进行方案的设计，再在此基础上进行模块化关节的设计方案。

本文简要阐述了机械臂的发展历史，在国内外各个行业的应用情况，并模拟了具体的机械臂控制和各自由度的结构设计。

关键词：机械臂，传动系统，控制系统，PLC

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1引言-1

1.2轻型臂的研究现状综述-1

1.2.1国外轻型机械臂研究现状-1

1.2.2国内轻型机械臂研究现状-4

1.3轻型机械臂技术总结-4

2 设计方案的确定-5

2.1 机械结构设计方案的确定-5

2.1.1 参数的确定-5

2.1.2 设计原理-6

2.2 控制系统方案的确定-6

2.2.1 PLC的对比-6

3 机械结构的设计和计算-8

3.1 X向滚珠丝杆副的选择-8

3.1.1关于导程数值的确认-8

3.1.2关于丝杆等效转速数值的确认-8

3.1.3关于工作台质量及负重数值的估量-8

3.1.4关于丝杆等效负载数值的确认-8

3.1.5关于丝杆最大动载荷数值的确认-9

3.1.6精度的选择-10

3.2校核-10

3.2.1 临界压缩负荷验证-10

3.2.2临界转速验证-11

3.2.3丝杆拉压振动固有频率-11

3.3电机的选择-12

3.3.1轴转动惯量-12

3.3.2扭矩计算-12

3.4 手指的相关设计与计算-13

3.4.1 手指的相关设计与计算-13

3.4.2 夹持精度估计与分析-15

3.4.3 齿轮与齿条强度检验-16

3.5 机身与基座-16

4 控制系统的设计-18

4.1 本机械手模型的机能和特性-18

4.2 夹紧结构-19

4.3躯干-19

4.4旋转编码盘-20

5 软件设计-21

5.1 编程软件的使用-21

5.2 FX1N PLC梯形图中的编程元件-22

5.3 程序的总体结构-23

5.3.1 各部分程序如下-24

5.4 PLC程序的上传和下载-35

5.4.1 PLC程序的上传-35

5.4.2 PLC程序的下载-36

结    论-37

参 考 文 献-38

致    谢-39