【正文】 程開關(guān)又稱 限位開關(guān) ,可以安裝在相對(duì)靜止的物體 (如固定架、門框等，簡稱靜物 )上或者運(yùn)動(dòng)的物體（如行車、門等，簡稱動(dòng)物）上。 22 (2）接口的分類 I/O接口的功能是負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn) CPU通過系統(tǒng)總線把 I/O電路和 外圍設(shè)備聯(lián)系在一起，按照電路和設(shè)備的復(fù)雜 程度， I/O接口的硬件主要分為兩大類： 1） I/O接口芯片 這些芯片大都是集成電路，通過 CPU輸入不同的命令和參數(shù)，并控制相關(guān)的 I/O電路和簡單的外設(shè)作相應(yīng)的操作，常見的接口芯片如定時(shí)／計(jì)數(shù)器、中斷控制器、 DMA控制器、并行接口等。 （ 3）金屬體和非金屬要進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測(cè)和控制時(shí)，應(yīng)選用光電型接近傳感器或超聲波型接近傳感器。不同的接近開關(guān)檢出距離也不同。 21 接近開關(guān)傳感器 1 接近開關(guān)傳感器的概念 在各類開關(guān)中，有一種對(duì)接近它物件有“感知”能力的元件 —— 位移傳感器。 豐富的軟元件范圍 輔助繼電器： 3072點(diǎn)，定時(shí)器： 256點(diǎn)，計(jì)數(shù)： 235點(diǎn) 數(shù)據(jù)寄存器； 8000點(diǎn) 除了具有輸入輸出 16～ 256點(diǎn)的一般速途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。 FX2n系列三菱 PLC特點(diǎn) ： 集成型高性能。大型 PLC 的軟、硬件功能極強(qiáng)。 (二 ) 中型 PLC 中型 PLC 采用模塊化結(jié)構(gòu)，其 I/O 點(diǎn)數(shù)一般在 256~1024 點(diǎn)之間。 一般交流電壓波動(dòng)在 +10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去。 (3) EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory) 這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器。 PLC常用的存儲(chǔ)器類型： (1) RAM (Random Assess Memory) 這是一種讀 /寫存儲(chǔ)器 (隨機(jī)存儲(chǔ)器 )，其存取速度最快，由鋰電池支持。 PLC 的結(jié)構(gòu)， 種類 和 分類 PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，如圖所示： 19 圖 51 （一）中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中 樞。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在 1969年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，即 1. 編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序； 2. 維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)； 3. 可靠性高于繼電器控制裝置； 4. 體積小于繼電器控制裝置； 5. 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)； 6. 成本可與繼電器控制裝置競爭； 7. 輸入可以是交流 115V； 8. 輸出為交流 115V， 2A 以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器 等； 9. 在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更； 10. 用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到 4K。 18 第五章 機(jī)械手的 PLC 控制設(shè)計(jì) 考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位控制，因此我們采用可編程序控制器 (PLC)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制 .當(dāng)機(jī)械手的動(dòng)作流程改變時(shí)，只需改變 PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。氣液傳送器氣缸側(cè)的排氣節(jié)流，可用來調(diào)整回轉(zhuǎn)液壓緩沖器的背壓大小。凡是能采用排氣口節(jié)流方式的，都 在電磁閥的排氣口安裝節(jié)流阻尼螺釘進(jìn)行調(diào)速，這種方法的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，效果尚好。） bpn/8 = 尺寸校核 1．測(cè)定參與手臂轉(zhuǎn)動(dòng)的部件的質(zhì)量 m1=2kg,分析部件的質(zhì)量分布情況， 質(zhì)量密度等效分布在一個(gè)半徑 r=53mm的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 221rmJ? =2 =（ ） tJM ?? ?.慣 = (180/1)= 考慮軸承，油封之間的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù) ?k , 慣摩 MkM .? = = 總驅(qū)動(dòng)力矩 摩慣驅(qū) MMM ?? =+= 15 TM ? 設(shè)計(jì)尺寸滿足使用要求。 手腕 回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 尺寸設(shè)計(jì) 此部分選用單片葉片式擺動(dòng)氣馬達(dá)需設(shè)計(jì)其葉片內(nèi)直徑與葉片軸直徑計(jì)算公式如下： T=（ R178。前法蘭式氣缸的特點(diǎn)：它是用螺釘緊固，易于安裝，它的缺點(diǎn)是螺釘所承受的軸向力較大！ 12 第三 章 手臂 伸 縮、 回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸 設(shè)計(jì) 與校核 手 臂 伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求， 手臂伸縮氣缸采用煙臺(tái)氣動(dòng)元件廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)氣缸，參看此公司生產(chǎn)的各種型號(hào)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尺寸參數(shù)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，氣缸用 CTA型氣缸，尺寸系列初選內(nèi)徑為 ? 63/63. (1).在校核尺寸時(shí)，只需校核氣缸內(nèi)徑 1D =63mm,半徑 R=要求即可 ,設(shè)計(jì)使用壓強(qiáng) MPaP ? , 則驅(qū)動(dòng)力： 2RPF ??? )(1246 26N? ???? （ 2） . 測(cè)定手腕質(zhì)量 和重物的質(zhì)量之和 為 7kg,設(shè)計(jì)加速度 )/(10 sma? ，則慣性力 maF?1 =10 7=70 （ 3） .考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù) ?k , ? =70 =14 ? 總受力 mFFF ?? 10 =70+14=84 FF?0 所以標(biāo)準(zhǔn) CTA氣缸的尺寸符合實(shí)際使用驅(qū)動(dòng)力要求 （ 2）活塞桿的計(jì)算 1）按強(qiáng)度條件計(jì)算 當(dāng)活塞桿的長度 L較小時(shí)（ L≤ 10d），可以只按強(qiáng)度條件計(jì)算活塞桿直徑 d 式中 氣缸的推力（ N）； 13 活塞桿材料的許用應(yīng)力 (Pa), 材料的抗拉強(qiáng)度（ Pa）； 安全系數(shù)， S≥ 。 二、設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) : 抓重 1千克 自由度數(shù) 4個(gè)自由度 坐標(biāo) 型式 圓柱 坐標(biāo) 手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù) 伸縮行程 100mm 伸縮速度 40mm/s 升降行程 150mm 升降速度 100mm/s 回轉(zhuǎn)范圍 ?? 1800 ? 11 回轉(zhuǎn)速度 s/90? 手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù) 回轉(zhuǎn)范圍 ?? 1800 ? 回轉(zhuǎn)速度 s/90? 手指夾持范圍 棒料 : 248。最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計(jì)為 s/90? 。 數(shù)運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手主要的基本參數(shù)。 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè) 計(jì) 由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本機(jī)械手采用氣壓傳動(dòng)方式。因此，手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。由于本機(jī)械手在上下料時(shí)手臂具有升降、收縮及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，采用圓柱 坐標(biāo) 型式。 課題的主要任務(wù) 本課題將要完成的主要任務(wù)如下 : (1) 進(jìn)行 氣動(dòng)機(jī)械手的總體研究，并進(jìn)行整體運(yùn)動(dòng)方式設(shè)計(jì)； (2) 設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)械手氣路設(shè)計(jì)，進(jìn)行關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)計(jì)算； (3) 用 PLC對(duì)機(jī) 械手控制的 總體 設(shè)計(jì) ； 8 第二章 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手的基本要求是能快速、準(zhǔn)確地拾 放和搬運(yùn)物件，這就要求它們具有高精度、快速反應(yīng)、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動(dòng)定位等特性。由于氣動(dòng)系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動(dòng)元、輔件的材質(zhì)和加工精度要求，制造容易，成本較低。壓縮空氣可存貯在儲(chǔ)氣罐中，因此，發(fā)生突然斷電等情況時(shí)，機(jī)器及其工藝流程不致突然中斷。 (3)動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏。且使用維護(hù)需要較高技術(shù)水平。 (2)工作時(shí)受溫度變化影響較大。其中最為突出的是水下機(jī)器人， 6000m水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種 :在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不 6 少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但總的來看，我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如 :可靠性低于國外產(chǎn)品 :機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距 。 (7) 機(jī)器人化機(jī)械開始興起。 多 傳 感 器 融 合 配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。這類工業(yè)機(jī)械手一般采用小型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。 (三 )按控制方式分 點(diǎn)位控制它的運(yùn)動(dòng)為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的移動(dòng)，只能控制運(yùn) 動(dòng)過程中幾個(gè)點(diǎn)的位置，不能控制其運(yùn)動(dòng)軌跡。動(dòng)作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動(dòng)作程序不可變。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在 30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。但對(duì)密封裝置要求嚴(yán)格，不然油的泄漏對(duì)機(jī)械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、 低溫下工作。通用機(jī)械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)，適用于 不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化的生產(chǎn)。 (一 )按用途分 機(jī)械手可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種 : 專用機(jī)械手它是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。 (三 )控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)。滾輪式布為有軌的和無軌的兩種。手臂的作用是帶動(dòng)手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置 .工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件(如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等 )與驅(qū)動(dòng)源 (如液壓、氣壓或電機(jī)等 )相配合，以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛 。 手部 即與物件接觸的部件。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率 :可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn) 。機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。 Can manufacture the essential machines and tools to carry on the welding and the assembly thus greatly improves worker39。 關(guān)鍵詞：可編程控制器 PLC。 1 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 設(shè)計(jì) (論文 )題目： 氣動(dòng)機(jī)械手 姓 名 學(xué) 號(hào) 系 部