【正文】 icincy of the control algorithms and the dynamic model of the control problem consisits of obtaining dynamic models of the physical robot arm system and then specifying corresponding control laws or strategies to zchieve the desired response and performance.Current industrial approaches to robot arm control treat each joint of the robot arm as a simple joint servomechanism approach models the varying dynamics of a manipulator inadequately because it neglects the motion and configuration of the whole arm changes in the parameters of the controlled system simetimes are significant enough speed and damping,limiting the precision and speed of the endeffector and making it appropriate only for limitedprecision controlled in this manner move at slow speeds with unnecwssary significant performance dynamic models,sophisticates cintrol approaches,and the use of dedicated somputer architectures and parallel processing techniques.In the industrial production anf other fields,people often endangered by such factors as high tenperature,corrode,poisonous gas and so forth at work,which have increased labor intensity and even jeopardized the life corresponding problems are solved since the robot arm es robot arms can catch,put and carry objects,and its movements are flexible and applies to medium and smallscale automated production in which production varieties can 。如此反復，直到完成整個規(guī)定動作。（2）點動操作的編程 0 LDI X410 1 CJP 700 2 LD X412 3 OR Y530 4 ANI X500 5 OUT Y530 6 LD Y530 7 OR X400 8 OUT Y430 ；手指夾緊 9 LD Y530 10 OR X401 11 OUT Y431 ；手腕左移 12 LD Y530 13 OR X402 14 OUT Y432 ；小臂上擺 15 LD Y530 16 OR X403 17 OUT Y433 ；大臂下擺 18 LD Y530 19 OR X404 20 OUT Y434 ；手指松開2. 自動控制（1）自動控制梯形圖的繪制機械手的自動控制就是將圖中的工作方式選擇開關(guān)置于“自動”位置時，X411常開接點閉合，執(zhí)行自動控制。將工作方式選擇開關(guān)置于“點動”位置時，X410常閉接點斷開，執(zhí)行點動操作。1. 點動操作對于機械手自動控制系統(tǒng)，點動操作就是單獨按壓下其對應的按鈕，機械手便完成指定的動作。自動控制工作時，按下啟動按鈕，機構(gòu)從“原點”開始，自動完成一個工作循環(huán)過程，即將工件夾緊后，從A點移動到B點放下工件，然后返回“原點”，等待下一次操作。當轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到自動位置時，手動控制線路被切除，組合機床由PLC控制并顯示組合機床各個動作。輸出部件接收經(jīng)過中央處理器處理過的輸出數(shù)字信號，并把它轉(zhuǎn)換成被控制設(shè)備或顯示裝置所能接收的電壓或電流信號，以驅(qū)動接觸器、電磁閥和指示器件等。確定控制上的相互關(guān)系之后，就可進行編程的第二步——分配輸入輸出設(shè)備，在分配了PLC的輸入輸出點的內(nèi)部輔助繼電器、定時器、計數(shù)器之后，就可以設(shè)計PLC程序畫出梯形圖。 (5) 對程序進行調(diào)試(模擬和現(xiàn)場)。 (2) 分配輸入輸出設(shè)備，即確定哪些外圍設(shè)備是發(fā)送信號到PLC，哪些信號是接收來自PLC信號的，并將PLC的輸入、輸出口與之對應進行分配。三菱公司的F1系列產(chǎn)品的一些編程元件及其功能。只有步進接點閉合時，它后面的電路才能動作。使用STL指令后，凡是以步進接點為主體地程序，最后必須用RET指令返回母線。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中的每個狀態(tài)表示順序工作的一個操作，因此步進指令常用于控制時間和位移等順序的操作過程。 (5). 強化調(diào)試手段：無論是匯編程序，還是高級語言程序調(diào)試，都是令編輯人員頭疼的事，而PLC的程序調(diào)試提供了完備的條件，使用編程器，利用PLC和編程器上的按鍵、顯示和內(nèi)部編輯、調(diào)試、監(jiān)控等，并在軟件支持下，診斷和調(diào)試操作都很簡單。 (2). 明確的變量常數(shù)：圖形符相當于操作碼，規(guī)定了運算功能，操作數(shù)由用戶填人，如：K400，T120等。系統(tǒng)的軟件開發(fā)者已把工業(yè)控制中所需的獨立運算功能編制成象征性圖形，用戶根據(jù)自己的需要把這些圖形進行組合，并填入適當?shù)膮?shù)。進行一個掃描周期所需的時間稱為一個掃描周期。PLC的典型的循環(huán)順序掃描工作過程如圖512所示。循環(huán)掃描既可按固定順序，也可按用戶程序所規(guī)定二級順序(高級和低級順序)或可變順序等進行。如今，可編程序控制器己廣泛地應用在自動化領(lǐng)域。第五章 PLC控制系統(tǒng) PLC概述 PLC簡介可編程序控制器(PLC) 是20世紀60年代發(fā)展起來的一種新型自動化控制置。其邏輯表達式為：上述的邏輯表達式要考慮下面的幾點而進行修改：（a） SB12在KA1與KT1都用它做啟動信號，但又不能共用，因而增加中間繼電器KA2；（b） KT1和KT5在一個循環(huán)中出現(xiàn)兩次動作，用中間繼電器KA1進行邏輯組合來區(qū)分它們；（c） KT2和KT9都是由kt1作為啟動信號，用中間繼電器KA1進行邏輯組合來區(qū)分它們；（d） KT1和KT5瞬間觸點在多處使用，又不能合并使用，則分別以中間繼電器KA3與KA4來增加它們的觸點；（e） 增設(shè)手動按鈕。YA9=KT8。YA8=KT4。其邏輯表達式為：KA1=（SB12+KA1)換向閥的電磁鐵YA1~YA11可以從圖442中直接的找出它們與時間續(xù)電器的瞬時蓄點的關(guān)系。則其自動控制電路的邏輯表達式為：KM1=(SB+KM1)KA1：運算元件。若將SA扳到手動位置時，分別按下按鈕各點動開關(guān)，使換向閥的電磁鐵分別得電，便可控制各個油缸的動作；若將SA扳到自動位置時，按一下啟動按鈕，機械手就能按順序自動工作。時間繼電器有兩個作用，一是在一個工序（即延時工序）中，它是執(zhí)行此延時工序的控制元件；二是其延時觸點動作發(fā)出的信號又是下一工序繼續(xù)進行的指令，起著如行程開關(guān)一樣的信號元件的作用。時間繼電器可以有三種工作方式：①瞬動觸點，即觸點不延時，當繼電器線圈得電時，其動合觸點即時閉合，動斷觸點即時打開；繼電器線圈失電時，觸點恢復常態(tài)。當電動機正常運行時，熱元件產(chǎn)生的熱量雖能使雙金屬片彎曲，但還不足以使熱繼電器的觸頭動作。熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片和觸頭組成。 熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應原理工作的電器，廣泛用于三相異步電動機的長期過載保護。它是利用電磁力來使開關(guān)打開或閉合的電器，適用于頻繁操作（高過每小時1500次），遠距離控制大電流電路。為使液壓機械手能正常工作，對油溫要進行控制。應當注意的是在液壓系統(tǒng)中由于液壓要流經(jīng)溢流閥、節(jié)流閥、減壓閥和調(diào)速閥等，以及液壓元件的自身泄漏和油液流經(jīng)長而曲折的管道時均有壓力損失，這些壓力損失都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽\動部件之間的互相摩擦也產(chǎn)生熱量，致使液壓系統(tǒng)的油液溫度升高。油泵從油箱中吸進的油液先經(jīng)過濾油器，將油液過濾，以防止碎屑等雜質(zhì)進入工作油路而損壞工作機械。在系統(tǒng)的回油路設(shè)置了單向閥I25，使系統(tǒng)在油缸停止工作時不致因油液流空而進入空氣，以保證啟動平穩(wěn)。 繪制原理圖鑒于以上所作的分析，此次八動作機械手的原理圖的繪制如圖432所示。單靠一個油泵無法達到供油的目的，所以采用雙聯(lián)泵共同控油。液壓系統(tǒng)工作原理圖的繪制時設(shè)計液壓機械手的主要內(nèi)容之一。在通常情況下，所需的握力是物件重量的2～3倍。大手臂的動作是上下擺動運動，與小手臂的運動分別在互相垂直的平面內(nèi)，同樣是采用鉸鏈連接的雙作用活塞油缸推動大臂杠桿使其動作?；顒佣葦?shù)和原動件數(shù)必須相等，只有這樣才能使機械手具有運動的確定性。(1) 手指：機械手中直接與工件或工具接觸完成握持工件或工具的部件有些機械手直接將工具(如焊槍噴槍容器等)裝置于機械手的前端而不設(shè)置手部。 方案的確定方案的確定主要是機械手的驅(qū)動方式的確定。目前工業(yè)生產(chǎn)中多采用液壓系統(tǒng)進行控制，故此次設(shè)計經(jīng)實用性方面考慮驅(qū)動方式和控制方式均采用液壓系統(tǒng)來進行驅(qū)動并控制。（3）控制系統(tǒng)比較復雜，處理功率信號的數(shù)字運算誤差、檢測、放大、測試與補償功能不如電子、機電裝置靈活簡便。其力矩慣量比也較大，因而其加速能力較強。（2）可通過液壓油帶走大量熱能，保證機械的正常運行，并且由于液壓油的潤滑作用，可延長元件的使用壽命。 機械手夾緊液壓系統(tǒng)的控制回路機械手的液壓系統(tǒng)，根據(jù)機械手動作的多少，液壓系統(tǒng)可繁可簡，但是總不外乎由一些基本控制回路所組成。手部握緊工件時要有一定的握力，因此要求油路系統(tǒng)要保持一定的壓力，這個壓力的調(diào)節(jié)是由溢流閥4實現(xiàn)的。其中一條壓力油經(jīng)換向閥8（此時電磁鐵線圈左通電，而右端的電磁鐵斷電）把閥芯推向右方，使壓力油經(jīng)左邊的環(huán)槽進入手臂伸縮油缸11的左腔，活塞桿12向右移動（手臂伸出）。液壓傳動系統(tǒng)框圖可概括如下：機械能輸出圖33a 液壓傳動系統(tǒng)框圖根據(jù)系統(tǒng)框圖繪畫出其原理圖。壓力油經(jīng)過管道及一些控制調(diào)節(jié)裝置進入油缸，推動活塞桿運動，從而使手臂作伸縮、升降等運動，將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換機械能?？傊?，液壓執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)緊湊，輸出功率大，作為動力元件是十分合適的。此外，與減壓閥結(jié)構(gòu)近似的壓力控制閥還有安全閥或過載溢流閥、背壓閥、卸荷閥、分載閥、順序閥、降壓閥以及沖擊抑制閥等。(1) 方向控制閥方向控制閥能夠引導或阻止液流通過某選定的通道，它只起開關(guān)作用，而不能調(diào)節(jié)流量和壓力。而從流量的特性看，多數(shù)是采用定量泵。當外部載荷確定后，工作壓力高，可減小活塞面積，使機械手小巧靈活。本次設(shè)計中，基于考慮實際應用和機械手具體動作而采用液壓控制系統(tǒng)，然后采用PLC邏輯編程。如要具有判斷、思考能力，則還需要裝配各種傳感裝置。因此臂部的運動也稱作機械手的主運動而腕部的活動度則主要是用來調(diào)整手部以及工件(或工具)在空間的方位。這種自動的精度在這種類型的工業(yè)中特別有價值，因為定位和安裝錯誤代價是很高的。機器人技術(shù)發(fā)展到智能化階段，機械手也越來越靈巧了，它們已能完成握筆寫字、彈奏樂器、抓起雞蛋、甚至穿針引線等精細復雜的工作。較高級形式的機械手，還能模擬人的手臂動作，完成較復雜的作業(yè)[3]。機器人，像美國航空航天局（NASA）的齒輪機器，要求有許多傳感器和強有力的機載計算機處理他們流動性的復雜信息。手臂各關(guān)節(jié)有一個設(shè)備測量它的角度并把結(jié)果送往控制器。許多機器人裝備有特別的抓手以抓取特殊設(shè)備譬如試管或弧焊工機架。 機械手的操作原理設(shè)計機械手的靈感來自人的手臂，但也有些不同。它的基本動作如下：(1) 手臂上下運動，即俯仰運動；(2) 手臂左右運動，即回轉(zhuǎn)運動；(3) 手臂前后運動，即伸縮運動；(4) 手腕上下彎曲；(5) 手腕左右擺動；(6) 手腕旋轉(zhuǎn)運動；(7) 手指夾緊運動；(8) 機械手整體運動。具體動作如下：(1) 手臂伸縮；(2) 手臂左右移動；(3) 手臂上下移動。 機械手的基本動作機械手形式較多，按手臂的坐標形式而言，主要有4種基本形式——直角坐標式、圓柱坐標式、球坐標式和關(guān)節(jié)式。4. 按機械手臂力大小分類按臂力（即被傳送物件的重量）的大小，又可將機械手分成如下4類：（1） 微型機械手，臂力小于1kg。控制點數(shù)越多，性能愈好。（2）通用機械手 通用機械手是在專用機械手的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。6. 行程檢測裝置：是檢測和控制機械手各運動行程（位置）的裝置。2. 傳送機構(gòu)（或稱臂部）：包括手腕、手臂等，主要起改變物件方位和位置的作用。這次畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計原則是：以任務(wù)書所要求的具體設(shè)計要求為根本設(shè)計目標，充分考慮機械手工作的環(huán)境和工藝流程的具體要求。C．機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應用了視覺、力覺等