【正文】 又跳過回原位程序到P2處。如果M0為OFF，M10被復位，系統(tǒng)不能進入連續(xù)工作方式。驅動手順轉Y7，X24接通，狀態(tài)轉移到S3，驅動下降Y2，X16接通，狀態(tài)轉移到S4，S4驅動Y6置位，延時1秒，以使電磁力達到最大夾緊力。下降到最低位，X16接通，電磁鐵放松。后退到后限位，使X21接通，狀態(tài)轉移到S14，底盤順轉是X21接通，返回初始狀態(tài)，再開始第二次循環(huán)動作。按下停止按鈕X7后，M1變?yōu)镺FF，系統(tǒng)不會立即停止，而是完成當前的工作周期后，機械手最終停止在原位。手動程序說明：用對應機械手的上下前后移動和夾緊松開按鈕。 回原位程序回原位程序；在系統(tǒng)處于回原位工作狀態(tài)時，按下回原位按鈕（X3），M3變?yōu)镺N，機械手松開和上升，當升到上限位（X17變?yōu)镺N），機械手后退，直到后限位（X21為ON）才停止，并且M3復位。結 論 本設計通過利用三菱公司FX系列PLC的特點,對機械手模型控制系統(tǒng)進行了程序設計，對按鈕、電磁閥、編碼盤以及其他一些輸入/輸出點進行控制，實現了工業(yè)機械手模型的手動和自動控制。(3)手腕旋轉運動。其優(yōu)點在于系統(tǒng)程序簡單易懂，控制簡單，上下左右位置定位準確，缺點在于運動效率不夠穩(wěn)定。目前已經取得一定成績。定位精度可以滿足微米及亞微米級要求，運行速度可以達到3M/S，量產產品達到6軸，負載2KG的產品系統(tǒng)總重已突破100KG。 隨著機械手的小型化和微型化，其應用領域將會突破傳統(tǒng)的機械領域，而向著電子信息、生物技術、生命科學及航空航天等高端行業(yè)發(fā)展。本篇論文雖然凝聚著自己的汗水，但卻不是個人智慧的產品，沒有老師的指引和贈予，沒有同學和朋友的幫助和支持，我得畢業(yè)設計也不會完成。雖然在畢業(yè)設計中遇到很多困難，但在做的過程中我真正掌握和領會了各項知識。我還要感謝其他帶畢業(yè)設計的老師在本次設計中給予我們幫助和指導！也感謝對本次設計提供幫助的人。我首先要感謝我的導師竇建華老師，竇老師每周安排見面會，身體力行、兢兢業(yè)業(yè)地為我們排憂解難，對我們的構思以及論文的內容不厭其煩的進行多次指導和悉心指點，使我在完成論文的同時也深受啟發(fā)和教育?；厥走@幾個月來的設計過程，可以說是收獲良多，也付出了不少心力。在校期間所學到的東西應該對我以后工作和生活有很大幫助。 使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應的變更。(5)機械手整體旋轉運動。本設計主要實現了在PLC指令下對機械手完成如下運動功能：(1)手臂上下直線運動。并可以運用軟件在線監(jiān)測PLC的運行情況，同時可以用手持編程器根據現場要求修改程序中的各參數，達到任意位置停止的目的。在前后移動的程序中串聯(lián)上線位置開關的動合觸點是為了避免機械手在較低位置移動時碰撞其他工件?！∪缦聢D所示。因此步進順控的編程，比起用基本指令編程較為容易，可讀性較強。延時時間到，T1接通，狀態(tài)轉移到S11上升。S6驅動Y4后退。圖53 程序總的結構圖 圖54公用程序梯形圖 自動操作程序 自動操作順序功能流程圖見圖55所示。公用程序如圖54，簡要說明如下：當Y6復位（電磁閥松開）、后限位X21和上限位X17接通時，輔助繼電器M0變?yōu)镺N，表示機械手在原位。該指令由于某種條件下跳過CJ指令和指針標號之間的程序，從指針標號處繼續(xù)執(zhí)行，以減少程序執(zhí)行時間。 PLC的I/O分配根據機械手動作的要求，輸入、輸出分配如表51所示。當旋鈕打向連續(xù)時，系統(tǒng)自動完成各工步操作，且循環(huán)動作。然后對氣壓傳動的設計要求進行了說明，對氣壓傳動系統(tǒng)的組成進行了介紹，最后對機械手手爪氣壓控制回路進行了詳細的設計，并繪制了手爪氣壓控制回路圖。主要完成手爪的夾緊與松開。 機械手的氣路設計本機械手有五個自由度，即垂直升降、水平橫移、177。本設計選用的是做直線運動的氣缸。3）是否需要與電氣、液壓等控制方法相結合。由于缸筒和端蓋之間是靜密封，根據〈〈液壓氣動手冊〉〉，可選用以橡膠為材料的O形密封圈。所以能滿足要求。由于所選氣缸組件為標準件，所以其它尺寸不需要計算，只需要驗算即可。該手爪結構為推夾緊內卡式手爪，采用推夾緊的結構有利于縮小氣缸的直徑。圖44 手指各部分尺寸圖圖45 氣壓雙作用單桿活塞缸本課題氣動機械手的手爪驅動裝置采用雙向作用的單桿活塞缸，【】形手指的角度是，按照設計要求物品的重量約為1kg。而其手爪的結構也是各式各樣的，但以氣動手爪應用較為普遍。根據硬鋁合金的材料性能和可加工性能，確定手爪的其它尺寸如圖44所示。取【】型槽的夾角，根據下式求得最佳偏角為： （47）即有 （48）在雙曲線上，由于和關于對稱，所以，即即 （49）對手指的夾持誤差要求不要超過1mm，根據式（49）可寫出約束條件為： （410）計算得：為了減小夾持誤差，設計中可加長手指的長度，但手指過長，整個手爪結構就要增大。根據幾何關系，可得 （41）整理得， （42）該方程為雙曲線方程，經過分析得出以下結論：（1） 當時，有最小的值，即 （43）的變化以為分界，左右兩部分是對稱的。本機械手的手爪采用的是【】型槽的回轉型手指，如圖42所示。（四） 結構簡單，維修方便。圖中表示松開物件時圖41手指張開最小距離與被抓取表面最大距離尺寸之間的距離關系在圖41中，有A－D﹥C式中：A—手指松開物件后的最大尺寸； D—被抓取物件表面的最大尺寸； C—手指張開或閉合后與物件之間保持的最小間隙。手指的開閉角應能保證被抓物件順利進入或脫開，其大小直接與工件和手指的形狀、尺寸及手部接近被抓物件的路線等因素有關，同時還要注意路線周圍的環(huán)境。它與機械手爪相比，具有結構簡單、重量輕、表面吸附力分布均勻，以及能自動對準等特性，適用于板材、玻璃件、弧形殼體零件，特別適用于沖壓零件。同理，當二支點回轉型手指的手指長度變成無窮長時，就成為移動型。機械式手爪由驅動元件、手爪夾持部件、傳動機構、手指及各種墊片、附件等組成。由手指、傳力(或增力)機構和驅動裝置組成。 圖37 旋轉編碼盤可以通過改變程序中計數器C0的初值來確定所要轉過的角度，這里可以通過用計算機讀出指令表，然后修改得到不同的控制角度。電平轉換板原理圖如圖36所示。圖35 金屬傳感器本裝置中直流電機驅動模塊是由兩個繼電器的吸合與斷開來控制電機的轉動方向的，從而實現基座和氣夾的正反轉。 圖33 PLC控制器與步進電機驅動器連接圖圖34傳感器工作原理圖接近開關：接近開關有三根連接線（棕、蘭、黑）棕色接電源的正極、藍色接電源的負極、黑色為輸出信號，當與檔塊接近時輸出電頻為低電頻，否則為高電頻。另外若不采用驅動器，而采用PLC輸出觸點直接驅動步進電機，會占用很多的輸出觸點，同時給編程帶來不便。步進電機驅動器有電源輸入部分、信號輸入部分、信號輸出部分等，利用驅動器可以很方便的對步進電機的轉速、方向進行控制。主要特點：體積小，具有較高的起動和運行頻率，有定位轉矩等優(yōu)點。直接起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負載，恒速運行只要考慮摩擦負載。（五相電機）、（二、四相電機）、（三相電機）等。但是結構復雜，需要正反脈沖供電，成本較高。（2）永磁式步進電機：步距角大，啟動頻率較低，但控制功率較小，造價便宜，內部阻尼大，不易振蕩，斷電后有定位轉矩。步進電機以開環(huán)方式工作，可省去伺服電機驅動裝置中位置檢測與反饋部分以及A/D、D/A轉換，從而簡化了系統(tǒng)機構，使控制成本大大降低。手臂采用電動機帶動絲杠、螺母來實現伸縮和升降運動。底盤采用一個直流電動機驅動，底盤旋轉時帶動一個旋轉編碼盤旋轉，機械手每旋轉三度發(fā)出一個脈沖，由傳感器檢測并送入可編程控制器，從而計算底盤旋轉的角度。由可編程控制器控制電磁閥動作，從而控制手爪的開閉。本設計采用機械式夾緊裝置。為防止突然斷電造成被抓物體落下，還可以有自鎖結構。設計制造夾緊機構——機械手，首先要從機械手的坐標形式，運行速度和加速度的情況來考慮。本設計的機械手，它共有自由度5個。 本章小結 本章主要介紹了PLC的種類、特點以及PLC具有的功能優(yōu)點，并且對本設計選擇了三菱公司的產品FX系列型號為FX1N－60MR的PLC，對FX1N－60MR系統(tǒng)的功能及操作進行了說明還對其具有的優(yōu)點進行了分析。PLC輸入輸出接口的安全保護當輸出口連接電感類設備時，為了防止電路關斷時刻產生高壓對輸入、輸出口造成破壞，應在感性元件兩端加保護元件。FX系列PLC硬件組成與其它類型PLC基本相同，主體由三部分組成，其PLC的基本結構如圖21系統(tǒng)電源有些在CPU模塊內，也有單獨作為一個單元的，編程器一般看作PLC的外設。硬件構成有微處理器、存儲器和各種輸入、輸出接口?？梢赃x裝高性能的顯示模塊（FX3U7DM）可以顯示用戶自定義的英文、數字和日文漢字信息，最多能夠顯示：半角16個字符(全角8個字符) 4行。內置6點同時100kHz的高速計數功能，雙相計數時可以進行4倍頻計數。內置了高達64K步的大容量RAM存儲器。FX系列PLC是由三菱公司近年來推出的高性能小型可編程控制器，以逐步替代三菱公司原F、FF2系列PLC產品。2. 確定型號FX1N－60MR綜上，對于被控對象，采用PLC系統(tǒng)與采用其它形式的控制系統(tǒng)相比較，力求具有較好的性價比，使用和維修方便；選用的PLC主機和配置、控制功能等必須能滿足被控對象的各種控制要求；選用的PLC主機及配置必須是功能較強的新一代PLC機型，一般最好不要選用舊機型（若采用三菱公司的PLC，則選FX系列，不選F1系列）。三菱FX系列可編程控制器是當今國內外最新，最具特色、最具代表性的微型PLC。SYSMAC CPM1A的大小僅相當于一個PC卡(對于10點的機型來說)，從而使安裝體積大幅度減小，同時也進一步節(jié)省了控制柜的空間。1. 常用PLC介紹PLC發(fā)展這么多年，技術成熟，各種型號的也很多，各個廠家生產的也有一定區(qū)別，各個重點發(fā)展方向也不同，所以本文們必須根據自己設計需要，考慮如何選擇。但可編程控制器產品并不針對某一具體工業(yè)應用，在實際應用時，其硬件需根據實際需要進行選用配置，其軟件需根據控制要求進行設計編制。使用時只需將現場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接，即可投入運行。采用模塊化結構 為了適應各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數PLC均采用模塊化結構。高可靠性 （1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現場的外電路與PLC內部電路之間電氣上隔離；（2）各輸入端均采用RC濾波器，其濾波時間常數一般為10～20ms；（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾；（4）采用性能優(yōu)良的開關電源。 第2章 PLC的介紹與選擇 對于機械手的控制系統(tǒng)可以采用多種方式，如繼電器控制、單片機控制、PLC控制等。(5)機械手整體旋轉運動。(1)手臂上下直線運動。國內方面：目前在一些機種方面，如噴涂機械手、弧焊機械手、點焊機械手、搬運機械手、裝配機械手、特種機械手（水下、爬壁、管道、遙控等機械手）基本掌握了機械手操作機的設計制造技術，解決了控制驅動系統(tǒng)的設計和配置，軟件的設計和編制等關鍵技術，還掌握了自動化噴漆線、弧焊自動線及其周邊配套設備的全套自動通信、協(xié)調控制技術；在基礎元件方面，諧波減速器、機械手焊接電源、焊縫自動跟蹤裝置也有了突破。目前，機械手技術有了新的發(fā)展：出現了仿人型機械手、微型機械手和微操作系統(tǒng)（如細小工業(yè)管道機械手移動探測系統(tǒng)、微型飛行器等）、機械手化機器、智能機械手（不僅可以進行事先設定的動作，還可按照工作狀況相應地進行動作，如回避障礙物的移動，作業(yè)順序的規(guī)劃，有效的動態(tài)學習等）?？刂葡到y(tǒng)可以根據動作的要求，設計采用數字順序控制，它首先要編制程序加以儲存，然后再根據規(guī)定的程序，控制機械手工作。本設計采用步進電動機驅動手臂運動，直流電動機驅動手爪和機械手的底盤旋轉運動。一般采用4～6個大氣壓，個別達到8～10個大氣壓。驅動機構主要有四種：液壓驅動、氣壓驅動、電氣驅動和機械驅動。手臂的作用是引導手指準確地抓住工件，并運送到所需要的位置上。機械手手部的構造系統(tǒng)模仿人的手指，分為無關節(jié)、固定關節(jié)和自由關節(jié)三種。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以更好地發(fā)揮機械手的作用。 機械手應用及組成結構目前工業(yè)機械手主要用于流水線傳送、焊接、裝配、機床加工、鑄造、熱處理等方面，無論數量、品種和性能方面都能滿足工業(yè)生產發(fā)展的需要[。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電信號操作機械手來進行探測月球、火星等。第一類是不需要人工操作的通用機械手，它是一種獨立的不附屬于某一主機的裝置。因此，它能大大地改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產率，加快實現工業(yè)生產機械化和自動化的步伐。綜上所述，有效地應用機械手是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產設備。借助PLC強大的工業(yè)處理能力，很容易實現工業(yè)生產的自動化。如果機械手發(fā)生某些偏離時，會引起零部件甚至機械本身的損壞，但若有了傳感反饋自動，機械手就可以根據反饋自行調整。工人工作環(huán)境和工作內容也