基于PLC的锂电池工位切换抓取机械手设计
摘要：
本次设计说明书主要介绍了“基于PLC的锂电池工位切换抓取机械手设计”的设计过程，主要涉及到的知识点主要机械手的设计，气缸的选取，伺服电机的应用，简单PLC原理编程。通过这些学习，将学到的自动化知识和实际生产生活联系在一起，实现理论知识学习到实际生产应用相结合，全方位检验自己在校期间所学到的知识和内容。
关键词: 机械手、气缸、伺服电机、PLC
Abstract：
This design specification mainly introduces the design process of "PLC-based lithium battery position switching grab manipulator design", which mainly involves the design of the main manipulator of knowledge points, the selection of cylinders, the application of servo motors, and the programming of simple PLC principles. Through these studies, the learned automation knowledge is linked with the actual production and life, and the theoretical knowledge is combined with the actual production and application, and the knowledge and content learned during the school period are fully tested.
Key word：Manipulator, cylinder, servo motor, PLC
绪论
智能制造产业发展现状以及前景展望
2019年3月4日第十三届全国人民代表大会第二次会议在北京隆重召开。小米CEO雷军在委员通道上说了一句我至今记忆犹新的话：我非常赞成5G+AI+IOT是下一代的超级互联网。雷军表示，5G在物联网领域，比如智能家居、车联网、无人驾驶这些领域都有广泛的前景,而且在智慧城市、智慧医疗、智慧农村也都非常有前景。
随着人类社会的日益进步，人类的生活方式和生活节奏正在日益变化。古文明时期，石器的使用，改变的人类的生活方式，促进了人类社会文明的发展与进步；青铜器时代的到来，促使了人类走向冶金时代；蒸汽机的发明，改变了人们的生活方式；电灯的发明，将人类引领到电力时代，从此人们的生活节奏和生活方式发生了翻天覆地的变化；内燃机的发明，更是改变了人们的出行方式；随着近代互联网的诞生，人类的生活方式变得更信息化、智能化、集成化、简介化。在这种模式的影响下，一种高效率、高智能化、高集成化的工业生产模式由此诞生，那就是工业自动化。
相对于传统工业而言，自动化流水线具有高效率、智能化的特点。它省去了高昂的劳动力成本，基本上取代了传统工业模式需要大量劳动力的劳动模式。在这种程度上，企业的管理模式将不再像之前需要极其复杂的管理团队。往往只需4~5个运维人员和几台监控设备就可以控制整个公司的运营。对我们平常人感受对多的就是智能家电了，比如：自动洗衣机，自动扫地机器人，自动空调，自动洗碗机等，这些智能自动化产品已经在我们的生活中逐渐成为了主流，它给我们带来便捷的同时，也让我们感受到了现在智能家居所给我们带来的快捷高效的改变。我们生活中只是自动化运用的冰山一角，更多的自动化运用在工业生产企业里面。它们涉及各个行业，比如汽车、机器人、食品、交通、医疗、物流等行业。2019年1月8日，特斯拉上海超级工厂开始动工，这是特斯拉在全球的第三座超级工厂，预计建成后，每年可生产50万辆电动车，平均下来每1分钟就有一辆电动车从特斯拉的智能工厂里驶出，这在以前是不能想象的。在手机领域当中，智能机器人代替人工去焊接电路板上成千上万种的电器元件，节约成本的同时也降低了人为造成的误差。
自动化流水线带来的收益远远高于它所研发的成本。自动化的零件有很多。主要用到的零件有导向轴，导向轴支座，固定环，直线轴承，滚珠导向轴，无油衬套，手动组件，单轴驱动器，直线导轨，电缆保护链，线性滑轨，支座组件，滚珠丝杠，滑动丝杠，梯形丝杠，转轴，支点用台阶螺丝，悬臂销，铰链销，轴承，轴承座组件，联轴器，皮带，免键轴衬，同步带轮，传送类零件，滚轮，输送机，滑轮，惰轮，平皮带，圆皮带，齿条，齿轮，链轮，链条，夹具衬套，定位销，导向零件，定位，柱塞，夹紧组件，月挟，检查夹具，传感器，探针，简易调整组件，标准高精度滑台，底座，支柱，支柱固定夹，垫片，垫圈，轴环，螺帽，螺丝，垫圈，磁铁，管材，树脂棒材，圆棒材，六角型材，氮气弹簧，弹簧，缓冲器，海绵，聚氨酯，橡胶，防震、隔音、保护材料，支架，配件，铝合金材料，管材，安装板，面板，树脂板材，玻璃，隔热板，LED箱柜照明灯，调整块，脚轮，拉手，蝶形铰链，门部件，把手，手轮，旋钮，阀门，密封圈，管接头，软管，真空配管零件，食品级清洁管，吸附零件，橡皮管，快速接头，喷嘴，连接零件，气缸，温调相关产品，加热器，加强筋，角材，角座等。
智能制造产业的前景展望，随着国家“十二五”规划的提出，智能制造产业正在不断发展壮大，在地方政府和财政支持的情况下，越来越多的民营自动化产业链条开始出现。未来的制造产业一定是朝着智能化、集成化、高效化去发展。在这势头当中，我们更应该发挥所学的知识和掌握的技能去投身智能制造的生产行业当中。相信在未来，我们中国的智能制造产业将会成为世界最闪亮的窗口。
目录
摘要--------------------------------------------------------------------- 4
绪论--------------------------------------------------------------------- 5
1、智能制造产业发展现状以及前景展望---------------------------------- 5
第一章 产品分析以及抓取点的确定------------------------------------------ 7
1.1、产品分析-------------------------------------------------------- 7
1.2、抓取点的确定---------------------------------------------------- 8
第二章 机械手抓取部分的设计----------------------------------------------10
2.1、吸盘的选择以及校核----------------------------------------------10
2.2、气缸的选择以及校核----------------------------------------------14
2.3、直线导轨的选择以及校核------------------------------------------17
2.4、抓取部分其他机械结构的设计--------------------------------------21
第三章 机械手移动部分的设计----------------------------------------------23
3.1、30度梯形丝杠的选择---------------------------------------------23
3.2、30度梯形丝杠用螺帽的选择---------------------------------------24
3.3、丝杠支座组件的选择----------------------------------------------25
3.4、直线导轨的选择以及校核------------------------------------------27
3.5、机械手其他机构部件的设计----------------------------------------30
第四章 电气部分控制系统的设计--------------------------------------------31
4.1、气压系统工作说明------------------------------------------------31
4.2、机械手的工艺过程------------------------------------------------32
4.3、PLC型号的确定--------------------------------------------------32
4.4、伺服电机的选择--------------------------------------------------33
4.5、伺服电机驱动器的选择--------------------------------------------33
4.6、人机界面的选择--------------------------------------------------33
第五章 电气部分运动系统的设计--------------------------------------------34
5.1、PLC元件说明----------------------------------------------------34
5.2、PLC硬件连线图--------------------------------------------------34
5.3、PLC逻辑流程图--------------------------------------------------35
5.4、PLC逻辑程序图--------------------------------------------------37
5.5、机械手操作界面简述----------------------------------------------41
第六章 机械手安全性考虑以及注意事项--------------------------------------42
小结---------------------------------------------------------------------43
参考文献-----------------------------------------------------------------44
参考文献
[1]林伟，向晓汉.《机械设计基础》.电子工业出版社,2015.
[2]华红芳.《机械制图与零部件造型测绘》.高等教育出版社，2016.
[3]顾京.《现代机床设备》（第二版）.北京：化学工业出版社，2016.
[4]吴爽，李健.《公差配合与技术测量》.上海：同济大学出版社，2016.
[5]MISUMI.《MISUMI FA目录》.米思米（中国）精密机械贸易有限公司，2018.
[6]松下(Panasonic). 日本松下电器产业株式会社，2018.
