摘 要

码垛机器人是在工业生产过程中执行大批量工件、包装件的获取、搬运、码垛、拆垛等任务的一类工业机器人,是机械、电子、信息、智能技术、计算机科学等学科集于一体的新型机电产品。码垛机器人技术能够解决劳动力匮乏、优化劳动生产效率、节约生产成本、减少工人劳动强度、改善生产环境等。

本次设计的PLC控制的悬挂式直角坐标码垛机器人。悬挂式直角坐标码垛机器人设计是由执行机构、驱动机构和控制系统所组成的。其执行机构由手臂伸缩机构、回转和升降机构及手。腕部等3个主要部件所组成。驱动方式为电机驱动、控制方式采用了可编程（PLC）控制方式进行控制。该机器人有4个自由度，其中手腕1个自由度，为回转，手臂3个自由度，为平移、回转和升降。机器人的设计内容主要包括：拟定整体方案，特别是传感，控制方式与机械本体的有机结合的设计方案。根据给定的自由度和技术参数选择合适的手部、臂部和机身的结构。 各部件的设计计算。 系统布局总图设计与绘制。 机器人主要部件的结构图设计与绘制。电气控制系统原理图的绘制。编写设计计算说明书。

关键词: 机器人；机器人；PLC ；

Suspension type coordinate palletizing robot

Abstract

The robot technique is a high and new technique synthesized the calculator, control the

theory, organization learn, information with spreads to feel technique, artificial intelligence, bionics…etc. Many increasingly extensive realm . Robot application circumstance, is a horizontal and important marking in automation in a national industry.

This robot has four degrees of freedom, of which wrist has one rotatory, arm has one-stretch and contraction, machine body has two-rotatory and lifting.Robot design should include:Develop the overall program, especially in sensing, control and mechanical combination of body design.According to the given freedom and technical parameters select the appropriate hands, arms and body structure.The components of the design calculations.System Layout Master Plan design and drawing.Robot block diagram of the main components of design and drawing.Electrical control system schematic drawing.Preparation of design calculations manual.

Key word: robot； manipulator； hydraulic drive

目 录

1 绪论 - 1 -

1.1 工业机器人概述 - 1 -

1.2机器人研究领域和内容 - 1 -

1.3 机器人的组成 - 3 -

1.3.1 执行机构 - 3 -

1.3.2 驱动机构 - 4 -

1.3.3 控制系统分类 - 4 -

1.4 工业机器人在生产中的应用 - 5 -

1.5 总体设计 - 6 -

1.5.1确定基本技术参数 - 8 -

2 手部的设计及计算 - 9 -

2.1 夹钳式手部设计的基本要求 - 10 -

2.2 夹紧力的计算 - 10 -

2.3 夹紧驱动力的计算 - 11 -

3.1 臂部设计的基本要求 - 13 -

3.2 手臂的设计计算 - 14 -

3.2.1偏重力矩的计算 - 14 -

3.2.2手臂伸缩驱动电动机的设计计算 - 15 -

4 驱动系统的设计及计算 - 17 -

4.1 驱动系统的选择原则 - 17 -

4.1.1直线驱动机构 - 17 -

4.1.2旋转驱动机构 - 18 -

5 电气控制系统设计 - 19 -

5.1 行程控制传感器 - 19 -

5.2 机器人可编程序顺序控制 - 23 -

5.3可编程序控制器的工作原理及指令 - 24 -

5.3.1 PLC的结构和工令系统作原理 - 24 -

5.3.2 PLC的程序表达方式 - 25 -

5.3.3 程序编写的一般原则 - 25 -

5.3.4 控制系统的分析 - 26 -

致 谢 - 36 -

参考文献 - 37 -

附录 - 38 -

1 绪论

1.1 工业机器人概述

工业机器人是面向工业领域的多关节机器人或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

工业机器人是一种自动化生产装备。机器人技术是一种设计到、自动控制、计算机技术、传感技术、气动液压技术及材料技术等的综合性技术。机器人是二十世纪出现的新名词，可以广义地把机器人理解为模仿的机器。工业机器人是用于生产的机器人，其发展非常迅速，模仿人的能力越来越强，已经开始出现具有学习和推理能力的只能机器人。

工业机器人是一种生产设备。机器人的基本功能是提供其作业所须的运动和动力，基本工作原理是通过操作机上各运动构件的运动，自动地实现手部作业的动作功能及技术要求。

1.2机器人研究领域和内容

机器人技术是集机械工程学、计算机科学、控制工程、电子技术、传感器技术人工智能、仿生学等学科为一体的综合技术，它是多学科科技革命的必然结果。每一台机器人，都是一个知识密集和技术密集的高科技机电一体化产品。

机器人技术涉及的研究领域有：

1）传感器技术 得到与人类感觉技能相似的传感器技术；

2）人工智能计算机科学 得到与人类智能或控制机能相似能力的人工智能或计算机科学；

3）假肢技术；

4）工业机器人技术 把人类作业技能具体化的工业机器人技术；