發(fā)布時間：2017-04-19 18:00

  本文關(guān)鍵詞：基于電氣與氣壓混合驅(qū)動的搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展以及“機(jī)器換人”工作的不斷推進(jìn),機(jī)械手在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。它可以在惡劣環(huán)境下取代人工完成重復(fù)的、單調(diào)的以及精確度要求高的工作,對減輕工人勞動強(qiáng)度,提高工作效率具有現(xiàn)實(shí)意義。本文在綜述機(jī)械手國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上,以“物料搬運(yùn)機(jī)械手研制”實(shí)際工程項(xiàng)目為背景,針對其功能與性能需求,對物料搬運(yùn)機(jī)械手進(jìn)行了機(jī)電一體化設(shè)計(jì)。論文主要完成的工作和成果如下:(1)分析了搬運(yùn)機(jī)械手的工作過程與性能需求,設(shè)計(jì)了基于直角坐標(biāo)形式的三自由度機(jī)械手整體結(jié)構(gòu),結(jié)合各自優(yōu)點(diǎn)提出了采用電氣與氣壓混合驅(qū)動的總體設(shè)計(jì)方案。(2)根據(jù)搬運(yùn)機(jī)械手需要實(shí)現(xiàn)的功能,確定了機(jī)械手的部件組成以及各部件的結(jié)構(gòu)形式,采用Pro/E完成了底座及X、Y、Z軸手臂等部件的機(jī)械設(shè)計(jì);為滿足高精度定位與簡單實(shí)用的要求,提出了X軸采用電氣驅(qū)動,Y和Z軸采用氣壓驅(qū)動的模式,構(gòu)建了伺服電機(jī)、氣缸等零部件的模型,計(jì)算了負(fù)載/電機(jī)慣量比、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等電氣參數(shù),進(jìn)行了電機(jī)與減速器的選配,并完成了氣缸的選型設(shè)計(jì)。最后對所有零件進(jìn)行組裝,完成機(jī)械手的整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(3)設(shè)計(jì)了搬運(yùn)機(jī)械手的電氣與氣壓驅(qū)動系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)X軸的高精度定位,分析了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,針對因外部轉(zhuǎn)矩擾動變化引起的控制器跟蹤性能下降問題,設(shè)計(jì)了基于模糊控制和擾動觀測器的雙閉環(huán)伺服控制系統(tǒng),仿真結(jié)果顯示,該算法具有良好的動態(tài)性能以及較強(qiáng)的魯棒性。根據(jù)機(jī)械手的工作特性,設(shè)計(jì)了電氣驅(qū)動原理圖,為使整體結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用,提出了Y軸和Z軸手臂的氣壓驅(qū)動方案,設(shè)計(jì)了氣路原理圖和真空回路圖,并對手部驅(qū)動方式進(jìn)行了討論。(4)根據(jù)機(jī)械手的運(yùn)行過程以及工業(yè)搬運(yùn)過程中的流程順序,完成了控制柜、I/O接口及軟件模塊設(shè)計(jì),編寫了監(jiān)控畫面,最終研制了一套基于PLC和觸摸屏的三自由度物料搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)。綜上所述,本文設(shè)計(jì)的機(jī)械手具有結(jié)構(gòu)簡單、定位準(zhǔn)確、功能實(shí)用等特點(diǎn),有較高的實(shí)用價值。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)械手 物料搬運(yùn) 伺服控制 擾動觀測器 氣壓驅(qū)動 觸摸屏
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP241
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 引言12-17
• 1.1 研究背景與意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外機(jī)械手的研究及發(fā)展?fàn)顩r13-15
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 1.4 論文框架與章節(jié)16-17
• 第2章 機(jī)械手結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)17-29
• 2.1 機(jī)械手的整體方案設(shè)計(jì)17-20
• 2.1.1 機(jī)械手設(shè)計(jì)原則17-18
• 2.1.2 機(jī)械手的類型以及實(shí)現(xiàn)方案比較分析18-19
• 2.1.3 機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案的確立19-20
• 2.2 機(jī)械手各執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-26
• 2.2.1 底座及X軸手臂單元設(shè)計(jì)20-22
• 2.2.2 Y軸手臂單元設(shè)計(jì)22-24
• 2.2.3 Z軸手臂單元設(shè)計(jì)24-26
• 2.3 機(jī)械手的驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26-28
• 2.3.1 伺服電機(jī)及運(yùn)動單元設(shè)計(jì)26-27
• 2.3.2 氣缸及運(yùn)動單元設(shè)計(jì)27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 機(jī)械手關(guān)鍵部件的選型設(shè)計(jì)29-37
• 3.1 伺服電機(jī)的選型設(shè)計(jì)29-32
• 3.1.1 負(fù)載/電機(jī)慣量比及其匹配問題的解決29-30
• 3.1.2 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩以及減速機(jī)的匹配設(shè)計(jì)30-32
• 3.2 氣缸的選型設(shè)計(jì)與電磁閥選取32-33
• 3.3 防落氣缸裝置的設(shè)計(jì)33
• 3.4 機(jī)械手手部設(shè)計(jì)33-36
• 3.4.1 吸附式手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33-35
• 3.4.2 夾持式手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第4章 基于擾動觀測器的電機(jī)伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真37-50
• 4.1 伺服控制技術(shù)37-38
• 4.1.1 伺服控制系統(tǒng)原理及組成37-38
• 4.1.2 電氣伺服控制系統(tǒng)的分類38
• 4.2 伺服電機(jī)的數(shù)學(xué)模型38-41
• 4.2.1 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型建立38-40
• 4.2.2 永磁同步電機(jī)矢量控制技術(shù)及解耦控制40-41
• 4.3 基于擾動觀測器和模糊控制的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)41-46
• 4.3.1 PID控制和模糊控制41-43
• 4.3.2 PI控制器和模糊控制器設(shè)計(jì)43-44
• 4.3.3 擾動觀測器設(shè)計(jì)44-46
• 4.4 仿真與分析46-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第5章 機(jī)械手電氣驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)50-57
• 5.1 機(jī)械手電氣驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)50-54
• 5.1.1 機(jī)械手電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述與主電路設(shè)計(jì)50-51
• 5.1.2 伺服驅(qū)動器與伺服電機(jī)接線設(shè)計(jì)51-52
• 5.1.3 接近開關(guān)與電磁閥供電電路設(shè)計(jì)52-54
• 5.2 機(jī)械手氣動控制線路設(shè)計(jì)54-56
• 5.2.1 整機(jī)氣動回路設(shè)計(jì)54-55
• 5.2.2 真空回路設(shè)計(jì)與負(fù)壓檢測55-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 第6章 機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)57-67
• 6.1 搬運(yùn)機(jī)械手工作過程分析57-58
• 6.2 機(jī)械手控制系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)58-60
• 6.2.1 PLC的選型介紹58-59
• 6.2.2 PLC的接線與I/O分配59-60
• 6.3 PLC脈沖串輸出與電機(jī)控制60-61
• 6.4 PLC程序設(shè)計(jì)61-64
• 6.4.1 機(jī)械手主程序設(shè)計(jì)與調(diào)試61-63
• 6.4.2 機(jī)械手歸原點(diǎn)程序設(shè)計(jì)63-64
• 6.5 機(jī)械手的觸摸屏設(shè)計(jì)64-65
• 6.6 本章小結(jié)65-67
• 第7章 總結(jié)與展望67-69
• 7.1 總結(jié)67-68
• 7.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果74

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1 金江;;我國煤礦掘進(jìn)機(jī)電氣控制的發(fā)展趨勢[A];2007短壁機(jī)械化開采專業(yè)委員會學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2007年

2 郭屹松;萬京生;;加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié),培養(yǎng)工程實(shí)踐能力——單獨(dú)開設(shè)《電氣控制綜合實(shí)驗(yàn)》課程的教改實(shí)踐[A];第五屆全國高校電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)改革研討會論文集(2)[C];2008年

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4 阿不力米提·力提甫;;《電氣控制與PLC應(yīng)用》教學(xué)思考[A];第6屆全國高等學(xué)校電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)改革研討會論文集（上冊）[C];2009年

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6 齊蓉;林輝;劉衛(wèi)國;;電氣控制類優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源整合與人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)[A];第五屆全國高校電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)改革研討會論文集(2)[C];2008年

7 張榮嶺;葉雪榮;李劍鋒;鄭艷明;梁慧敏;;基于MicroLogix 1000的電氣控制綜合實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[A];第6屆全國高等學(xué)校電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)改革研討會論文集（下冊）[C];2009年

8 江智東;丁長順;;德國產(chǎn)祖克系列漿紗機(jī)系統(tǒng)與電氣控制初探[A];金f杯第一屆全國棉紡織行業(yè)中青年科技工作者論壇論文集[C];2005年

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2 鄭昕;電氣控制專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程模擬實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[D];天津大學(xué);2011年

3 屈曉敏;物體磁懸浮系統(tǒng)電氣控制若干問題研究[D];西安電子科技大學(xué);2010年

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