| 【中文题名】 | 气动机械手的结构设计、分析及控制的研究 |
| 【英文题名】 | Research of Structure Design, Analysis and Control for the Pneumatic Manipulator |
| 【学科专业】 | 机械制造及其自动化 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-6-13 |
| 【中关键词】 | 气动机械手,参数化,结构设计,PLC,气动伺服定位技术, |
| 【英关键词】 | pneumatic manipulator,parameterization,structure design,PLC,pneumatic servo positioning technology, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机械手> |
| 【论文摘要】 | 气动技术具有结构简单、价格低廉、无污染等一系列显著优点,在工业生产中得到越来越广泛的应用,已成为自动化不可缺少的重要手段,备受人们的重视。尤其是气动伺服定位技术已能使气缸在高速运动下实现任意点自动定位,而气动机械手也相应得到发展,突破传统的定位方法,本人研究的就是基于气动技术的换刀机械手。
本文首先介绍了机械手的一般结构设计原理,采用模块化的设计理念,利用Pro/E的族表和Pro/Toolkit等工具,对气动机械手进行参数化和系列化设计。本设计兼顾了使用上的专用性和设计上的通用性,便于标准化、系列化设计和组织专业化生产。
接着作者设计了机械手的气动驱动系统,其中控制系统以西门子S7-200 PLC作为控制核心,以增量型编码器代替绝对型编码器节约了成本,根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案。
采用D-H法建立了机械手的运动学方程以及拉格朗日方程建立了动力学方程,确定了各运动构件与末端执行器空间的位置和姿态关系以及机械手各关节运动和作用力之间的关系。
然后,作者为了满足气动执行机构的定位精度、工作稳定和可靠 |
| 【论文题纲】 |
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第一章 绪论 |
11-18 |
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1.1 工业机械手的国内外发展状况 |
11-12 |
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1.2 气动机械手发展状况 |
12-15 |
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1.3 课题的研究目的及意义 |
15-16 |
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1.4 研究内容和拟解决的问题 |
16-18 |
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第二章 换刀机械手的总体设计方案 |
18-28 |
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2.1 系统功能设计 |
18-19 |
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2.2 机械手的坐标形式与自由度 |
19-20 |
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2.3 换刀机械手工作过程及工步时间分配 |
20-22 |
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2.4 换刀机械手的基本参数 |
22-23 |
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2.5 模块化设计 |
23-26 |
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2.5.1 模块划分的一般原则 |
24 |
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2.5.2 模块设计的方法 |
24-25 |
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2.5.3 模块式机械手及组成 |
25-26 |
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2.6 机械手基本结构和设计流程 |
26-27 |
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2.7 小结 |
27-28 |
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第三章 运动学和动力学分析 |
28-35 |
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3.1 机械手运动学分析 |
28-31 |
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3.1.1 D-H法 |
28-29 |
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3.1.2 机械手运动学分析 |
29-31 |
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3.2 机械手动力学分析 |
31-34 |
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3.2.1 拉格朗日(Lagrange)方程 |
32 |
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3.2.2 机械手动力学分析 |
32-34 |
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3.3 小结 |
34-35 |
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第四章 机械系统设计 |
35-55 |
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4.1 执行机构设计 |
35-46 |
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4.1.1 手部结构设计 |
35-37 |
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4.1.2 手臂结构设计 |
37-45 |
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4.1.3 基座结构设计 |
45-46 |
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4.2 驱动系统设计 |
46-48 |
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4.2.1 机械手驱动系统的控制设计 |
46-47 |
|
4.2.2 气动辅助元件选取 |
47-48 |
|
4.3 气动机械手的参数化设计 |
48-54 |
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4.3.1 参数化设计 |
48-50 |
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4.3.2 模块单元的系列化原则 |
50 |
|
4.3.3 参数化图库设计 |
50-54 |
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4.4 小结 |
54-55 |
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第五章 控制系统设计 |
55-72 |
|
5.1 PLC的应用设计步骤 |
55-56 |
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5.2 控制系统 PLC选型与 I/O点确定 |
56-57 |
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5.2.1 PLC的选择 |
56 |
|
5.2.2 控制系统输入输出设备以及 I/O点确定 |
56-57 |
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5.3 控制系统硬件 |
57-59 |
|
5.3.1 PLC配置 |
57-58 |
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5.3.2 旋转编码器 |
58 |
|
5.3.3 步进电机 |
58-59 |
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5.4 PLC编程 |
59-61 |
|
5.5 气动伺服技术简介 |
61-62 |
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5.6 气动比例/伺服阀 |
62-63 |
|
5.7 机械手气动伺服系统的理论建模 |
63-66 |
|
5.7.1 气缸两腔流量连续性方程 |
63-64 |
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5.7.2 气缸两腔的压力微分方程 |
64-65 |
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5.7.3 气缸活塞的力平衡方程 |
65 |
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5.7.4 气动伺服控制系统的数学模型 |
65-66 |
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5.8 机械手气动伺服系统状态控制器 |
66-68 |
|
5.9 SPC智能控制器 |
68-71 |
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5.10 小结 |
71-72 |
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第六章 总结与展望 |
72-74 |
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6.1 总结 |
72-73 |
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6.2 展望 |
73-74 |
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参考文献 |
74-76 |
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攻读学位期间发表论文 |
76-77 |
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致谢 |
77 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.378416 |
