摘 要

随着现代生产节奏加快，产品需求增加，产业更新换代，工业自动搬运机器手在制造行业中有着举足轻重的地位，综合上述背景，本文在已有的文献基础上，针对工况的特殊性和其标准化的工业流程的分析，以气动机器手技术为研究基础，着重解析气动组合搬运机器手控制系统，建立其气电组合工件自动搬运机器手系统。

首先介绍了气动装配生产技术在工业上的实际运用，对气动搬运机器手的工业应用和结构模式进行了介绍，然后通过分析工况的特殊性对各个机器手进行了结构形式的选择，分配其在空间上的自由度，并对相关自由度的实现选择了合适的驱动方式。接着对设计的机器手进行计算选型，查找技术手册，选取相应的气缸、气爪和其他部件，通过计算结果选取相应的可靠元件，建立起实体模型并验证其空间上是否存在干涉，对模型进行仿真检验。本文气动系统的控制过程采用了可编程控制器（PLC）进行系统的运行控制，根据各机器手的动作要求和配合顺序分解，将气电组合工件搬运机器手的动作逻辑顺序转换为相应的PLC控制编程逻辑运行语言，对所选取的可编程控制器所编写的梯形图进行实际运行仿真模拟，总结所遇到的问题并优化，这样的气动搬运机器手系统将更加可靠安全，适用于实际的生产需求。

本文以气动机器手的设计为基础，详细分析了工况的生产要求和生产特殊性，采用PLC控制与传统气动技术的结合，本文的研究模式可以为行业提供相关技术借鉴，通过成功开发一套模块化气动机器手的搬运装配系统，验证了本文设计的可行性。

关键词：工业机器手；气动技术；PLC控制；自动生产线；

Abstract

As the pace of modern production accelerates, the increase of product demand and industrial renewal, Industrial automatic handling machine hand plays a very important role in the production and manufacturing industry. Based on the above background, this paper focuses on the analysis of pneumatic combined conveyor on the basis of the existing literature, aiming at the particularity of working conditions and the analysis of its standardized industrial process, Based on Industrial Pneumatic Manipulator Technology. Manipulator control system, the establishment of its pneumatic and electrical combination workpiece automatic handling machine hand system.

Firstly, the practical application of pneumatic assembly production technology in industry is introduced, and the industrial application and structure mode of pneumatic handling manipulator are introduced. Then, by analyzing the particularity of working conditions, the structural form of each manipulator is selected, its degree of freedom in space is allocated, and the appropriate driving mode is selected for the realization of related degree of freedom. Then, the design of the robot hand is calculated and selected, the technical manual is searched, the corresponding cylinders, gas claws and other components are selected, and the corresponding reliable components are selected through the calculation results. The solid model is established and the spatial interference is verified, and the model is simulated and verified. In this paper, the control of pneumatic system adopts programmable logic controller (PLC) to control the program of the system. According to the action requirement of each manipulator and the decomposition of coordination sequence, the action logic sequence of the pneumatic-electric combination workpiece handling manipulator is converted into the corresponding programmable logic operation language of the PLC control. The ladder diagram compiled by the selected programmable controller is simulated and summarized. The problems encountered and optimized, such pneumatic handling machine hand system will be more reliable and safe, applicable to actual production needs.

Based on the design of pneumatic manipulator, the production requirements and particularities of working conditions are analyzed in detail. Combination of PLC Control and Traditional Pneumatic Technology. The research mode of this paper can provide relevant technical reference for the industry. The feasibility of this design is verified by the successful development of a modular pneumatic manipulator handling and assembly system.

Key Words：Industrial Robots Hand; Pneumatic Technology; Program Logical Controller; Automatic Production Line;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景和意义 1

1.2 国内外装配机器手研究现状 1

1.2.1国外研究发展现状 2

1.2.2国内研究发展现状 3

1.2.3国内外研究综述 4

1.3研究内容和拟解决问题 4

1.3.1 研究内容 4

1.3.2 拟定解决问题 5

1.4 论文的组织结构 5

第2章 气电组合搬运机器手的方案分析 7

2.1 搬运工件工况要求 7

2.1.1轴类工件及装配要求 7

2.1.2工作流程及系统要求 7

2.2 系统驱动方式选择 8

2.3 机器手模块分析 9

2.3.1现有气动机器手结构形式 9

2.3.2气动机器手结构设计要求 11

2.3.3上料机器手模块 12

2.3.4装配机器手模块 12

2.3.5下料包装机器手模块 14

2.4 气动元件选择分析 15

2.4.1气动机械爪选择标准 15

2.4.2气缸的选择标准 17

2.4.3气控元件选择标准 17

第3章 气动回路的计算与分析 19

3.1 气动回路设计 19

3.1.1气动基本回路设计 19

3.1.2各机器手回路设计 20

3.1.3系统整体气动原理图 22

3.2各部分尺寸求解及计算 23

3.2.1元件的相关计算 23

3.2.2搬运气动系统元件选型清单 25

第4章 气电组合搬运系统结构及分布 27

4.1 非标结构件选择 27

4.2 系统总体分布设计 28

4.3 模型建立与检验 29

第5章 组合搬运机械手的控制设计 30

5.1 PLC技术简介 30

5.2 PLC选型 30

5.3 I/O端口分配和硬件接线图 32

5.4 PLC控制程序设计 34

5.4.1控制程序设计要求 34

5.4.2控制系统梯形图设计 35

5.4.3控制系统测试分析 37

第6章 环境影响及经济性分析 40

6.1 环境影响 40

6.2 经济性分析 40

第7章 全文总结与展望 41

7.1 工作总结 41

7.2 研究展望 41

致谢 43

参考文献 44

附录B（梯形图） 45

第1章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

在整个生产体系中，机械装配在产品成形中起到至关重要的一步，装配质量的好坏将直接导致所生产的产品质量好坏和生产线的生产效率的高低，自动化装配技术是现代机械制造过程中的核心环节，生产过程中产品装配效率的高低对实际的生产加工起到至关重要的影响，进而直接对企业的经济效益发展产生深远影响，先进的工业机械化生产方式是提升产业实际生产效率，降低产业生产的基本成本和产能的主要关键可控因素^[1]。而传统人工装配模式采用人工对零件进行装配，生产质量参差不齐，消耗的装配时间也比较多，人工成本日趋增加，在面对工艺方案调整上需要对工作人员进行重新的考核和培训，大大增加了培育成熟生产线的成本，面对因工艺提高和工序分散所造成的低工作模式和高精度要求，传统装配方式难以应对快速发展趋势带来的变化，与传统的手工装配相比较，自动化的生产装配技术在生产过程中更具有安全效益，可以有效的避免产生安全事故，保证工作人员的生命健康安全。