【正文】 又因為手腕左移動作中串聯(lián)有下一動作的常閉延時打開觸頭，即下一動作開始時斷開，上一動作即結(jié)束。（1） 點(diǎn)動操作梯形圖， 點(diǎn)動操作梯形圖現(xiàn)以機(jī)械手的手指夾緊零件為例，分析點(diǎn)動操作時其原理。點(diǎn)動操作時，用按鈕單獨(dú)操作機(jī)構(gòu)上升或下降、右移或左移、夾緊或放松。圖521夾緊工件流程圖 機(jī)械手夾緊PLC控制系統(tǒng)的I/O端點(diǎn)分配和I/O接線圖輸入設(shè)備是輸入控制信號和被控制設(shè)備連接起來的部件，輸入部件接收從開關(guān)、按鈕、繼電器觸點(diǎn)和傳感器等輸入的現(xiàn)場控制信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成中央處理器能接收和處理的數(shù)字信號。 (4) 實現(xiàn)用計算機(jī)對PLC的梯形圖直接編程?！】傊釶LC的編程語言是面向用戶的，對使用者不要求具備高深的知識、不需要長時間的專門訓(xùn)練。步進(jìn)接點(diǎn)須與梯形圖左母線連接。 (4). 簡化應(yīng)用軟件生成過程：使用匯編語言和高級語言編寫程序，要完成編輯、編譯和連接三個過程，而使用編程語言，只需要編輯一個過程，其余由系統(tǒng)軟件自動完成，整個編輯過程都在人機(jī)對話下進(jìn)行的，不要求用戶有高深的軟件設(shè)計能力。其編程語言具有以下特點(diǎn)： (1). 圖形式指令結(jié)構(gòu)：程序由圖形方式表達(dá)，指令由不同的圖形符號組成，易于理解和記憶。在輸入信號、用戶程序的控制下，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號，完成預(yù)期的控制任務(wù)。隨著微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，在PLC的基礎(chǔ)上，與先進(jìn)的微機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來的一種嶄新的工業(yè)控制器，其控制功能己遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制的范疇。YA4=KT11.從圖442中可見，所有的時間續(xù)電器的啟動信號與其復(fù)位信號均不出現(xiàn)同時動作，故都可用它們的瞬時觸點(diǎn)實現(xiàn)“起~停~?！彪娐贰A5=KT3。其啟動信號為SB，.。電路中的延時元件是時間繼電器。使用時，把熱元件串接于電動機(jī)的主電路中，而常閉觸頭串接于電動機(jī)的控制電路中。當(dāng)勵磁線圈失電或電壓顯著降低時，由于反力彈簧的作用，銜鐵被釋放，所有觸點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)。會使機(jī)械手的手部和手臂本身溫度升高，并將熱量傳給液壓系統(tǒng)，使油液溫度升高。2. 37100L為網(wǎng)式濾油器。3. 調(diào)速閥的選擇調(diào)速閥的選擇首先應(yīng)該具有調(diào)速的功能，同時為了避免油泵停止工作時，液壓系統(tǒng)中的油液流空和進(jìn)入空氣，可選擇具有單向調(diào)速閥。3. 手腕設(shè)計要求手腕是連接手臂和手指的中間部分，所以對它的要求也很簡單，只要能夠靈活的移動及運(yùn)轉(zhuǎn)即可。小手臂的動作是上下擺動運(yùn)動，由采用鉸鏈連接的雙作用活塞油缸推動杠桿支架來使其動作。各結(jié)構(gòu)控制的動作各不相同。 此次設(shè)計因為要考慮到手部、大手臂、小手臂、手腕的動作狀態(tài)，根據(jù)這幾個動作要求，選擇可進(jìn)行多個動作操作的關(guān)節(jié)式。（4）響應(yīng)速度比較快，能高速啟動、制動和反向，無滯后現(xiàn)象。當(dāng)油液的壓力增高到一定程度時，并能克服彈簧的作用力將鋼球頂開時，壓力油就通過溢流閥及管路而流回油箱，使工作油液的壓力再不能繼續(xù)升高。壓力油通過單向閥5進(jìn)入工作油路19后，又分成幾條油路分別進(jìn)行工作。電動機(jī)帶動油泵輸出壓力油，是將電動機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能。溢流閥是常閉的，達(dá)到最大壓力時才開啟，將多余流量從旁路流掉，以保持調(diào)定的壓力；減壓閥是常開的，它的關(guān)閉是為了對管道中液流進(jìn)行節(jié)制，以保持某一最低壓力。油泵的種類較多，目前在機(jī)械手上多數(shù)是采用齒輪泵和葉片泵?？刂苿幼鞅容^簡單的可采用射流控制和機(jī)械控制；控制動作較多、較復(fù)雜的可采用數(shù)字控制；多臺機(jī)械手同時操作時，則可采用小型計算機(jī)控制系統(tǒng)。一般情況下臂部的活動度主要是用以基本上確定手部以及工件(或工具)在空間的運(yùn)動范圍和位置。而且讓機(jī)械手處理高溫、有毒產(chǎn)品等，它比人手更能適應(yīng)工作。任一種機(jī)械手的設(shè)計在一個無特定結(jié)構(gòu)或未知的環(huán)境里將要求多個傳感器和控制器,例如，超音波或紅外傳感器可避免障礙。抓手,或末端效應(yīng)器,被設(shè)計仿造人的手的作用和結(jié)構(gòu)。3. 球坐標(biāo)式 球坐標(biāo)式機(jī)械手，是用途比較廣的一種機(jī)械手。（4） 大型機(jī)械手，臂力大于30kg。2. 按控制形式分類（1）點(diǎn)位控制機(jī)械手點(diǎn)位控制機(jī)械手的運(yùn)動軌跡是空間兩點(diǎn)之間的連接。5. 傳感裝置：其中裝有某種傳感器，使手指具有敏感性和自控性，用以反映受制于物件是否接觸、物件有無滑下或脫落、物件的方位是否正確、手指對物件的握緊力是否于物件的重量相適應(yīng)等。 設(shè)計原則在設(shè)計之前，必須要有一個指導(dǎo)原則。目前，我國的制造業(yè)正在迅速發(fā)展，越來越多的資金流向制造業(yè)，越來越多的廠商加入到制造業(yè)。把機(jī)床設(shè)備和機(jī)械手共同構(gòu)成一個柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，它適應(yīng)于中、小批量生產(chǎn)，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應(yīng)性很強(qiáng)?；赑LC對機(jī)械手的控制系統(tǒng)進(jìn)行了深入細(xì)致的設(shè)計，通過對機(jī)械手作業(yè)的工藝過程和控制要求的分析，設(shè)計了控制系統(tǒng)的硬件電路，同時編制了機(jī)械手的控制程序。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。武漢紡織大學(xué)2010屆畢業(yè)設(shè)計（論文）目錄摘 要 2第一章 緒論 4 選題背景 4 設(shè)計目的 4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢 5 設(shè)計原則 5第二章 機(jī)械手的概述 6 機(jī)械手的組成 6 機(jī)械手的分類 6 機(jī)械手的基本動作 7 機(jī)械手的操作原理 9 機(jī)械手的應(yīng)用 9第三章 機(jī)械手自動控制系統(tǒng) 11 控制系統(tǒng)的選擇 11 液壓控制系統(tǒng)的元件 11 液壓控制系統(tǒng)原理 12 機(jī)械手夾緊液壓系統(tǒng)的控制回路 15 液壓控制的特點(diǎn) 15第四章 機(jī)械手夾緊電氣控制設(shè)計 16 設(shè)計內(nèi)容 16 設(shè)計要求 17 方案的確定 17 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 17 機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu) 17 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求 18 19 元件的選擇 19 繪制原理圖 19 元件作用 21 主要電器元件 22 接觸器 22 熱繼電器 22 時間繼電器 23 機(jī)械手夾緊電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計 24 24 25 機(jī)械手夾緊電氣控制電路的邏輯表達(dá)式 27 電路圖的描繪 27第五章 PLC控制系統(tǒng) 29 PLC概述 29 PLC簡介 29 可編程序控制器的工作原理 29 三菱PLC編程語言的特點(diǎn) 30 PLC的應(yīng)用設(shè)計步驟 31 32 機(jī)械手夾緊PLC控制系統(tǒng)的I/O端點(diǎn)分配和I/O接線圖 32 程序控制的設(shè)計 33翻譯 40心得 46參考文獻(xiàn) 48致 謝 49畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。設(shè)計達(dá)到了設(shè)計的預(yù)期目標(biāo)。當(dāng)工件變更時，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)很容易改變，有利于企業(yè)不斷更新適銷對路的品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更好地適應(yīng)市場競爭的需要。本設(shè)計能夠應(yīng)用到加工工廠車間，滿足數(shù)控機(jī)床以及加工中心的加工過程安裝、卸載加工工件的要求，從而減輕工人勞動強(qiáng)度，節(jié)約加工輔助時間，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力。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(biāo)，充分考慮機(jī)械手工作的環(huán)境和工藝流程的具體要求。6. 行程檢測裝置：是檢測和控制機(jī)械手各運(yùn)動行程（位置）的裝置?？刂泣c(diǎn)數(shù)越多，性能愈好。 機(jī)械手的基本動作機(jī)械手形式較多，按手臂的坐標(biāo)形式而言，主要有4種基本形式——直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。它的基本動作如下：(1) 手臂上下運(yùn)動，即俯仰運(yùn)動；(2) 手臂左右運(yùn)動，即回轉(zhuǎn)運(yùn)動；(3) 手臂前后運(yùn)動，即伸縮運(yùn)動；(4) 手腕上下彎曲；(5) 手腕左右擺動；(6) 手腕旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；(7) 手指夾緊運(yùn)動；(8) 機(jī)械手整體運(yùn)動。許多機(jī)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(jī)架。機(jī)器人，像美國航空航天局（NASA）的齒輪機(jī)器，要求有許多傳感器和強(qiáng)有力的機(jī)載計算機(jī)處理他們流動性的復(fù)雜信息。機(jī)器人技術(shù)發(fā)展到智能化階段，機(jī)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(xì)復(fù)雜的工作。因此臂部的運(yùn)動也稱作機(jī)械手的主運(yùn)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。本次設(shè)計中，基于考慮實際應(yīng)用和機(jī)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。而從流量的特性看，多數(shù)是采用定量泵。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。壓力油經(jīng)過管道及一些控制調(diào)節(jié)裝置進(jìn)入油缸，推動活塞桿運(yùn)動，從而使手臂作伸縮、升降等運(yùn)動，將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換機(jī)械能。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(jìn)入手臂伸縮油缸11的左腔，活塞桿12向右移動（手臂伸出）。 機(jī)械手夾緊液壓系統(tǒng)的控制回路機(jī)械手的液壓系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)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。其力矩慣量比也較大，因而其加速能力較強(qiáng)。目前工業(yè)生產(chǎn)中多采用液壓系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)行驅(qū)動并控制。(1) 手指：機(jī)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(jī)械手直接將工具(如焊槍噴槍容器等)裝置于機(jī)械手的前端而不設(shè)置手部。大手臂的動作是上下擺動運(yùn)動，與小手臂的運(yùn)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。液壓系統(tǒng)工作原理圖的繪制時設(shè)計液壓機(jī)械手的主要內(nèi)容之一。 繪制原理圖鑒于以上所作的分析，此次八動作機(jī)械手的原理圖的繪制如圖432所示。油泵從油箱中吸進(jìn)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(jìn)入工作油路而損壞工作機(jī)械。為使液壓機(jī)械手能正常工作，對油溫要進(jìn)行控制。 熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的電器，廣泛用于三相異步電動機(jī)的長期過載保護(hù)。當(dāng)電動機(jī)正常運(yùn)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。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(diǎn)動作發(fā)出的信號又是下一工序繼續(xù)進(jìn)行的指令，起著如行程開關(guān)一樣的信號元件的作用。則其自動控制電路的邏輯表達(dá)式為：KM1=(SB+KM1)KA1：運(yùn)算元件。YA8=KT4。其邏輯表達(dá)式為：上述的邏輯表達(dá)式要考慮下面的幾點(diǎn)而進(jìn)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(jìn)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(jìn)行邏輯組合來區(qū)分它們；（d） KT1和KT5瞬間觸點(diǎn)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(diǎn)；（e） 增設(shè)手動按鈕。如今，可編程序控制器己廣泛地應(yīng)用在自動化領(lǐng)域。PLC的典型的循環(huán)順序掃描工作過程如圖512所示。系統(tǒng)的軟件開發(fā)者已把工業(yè)控制中所需的獨(dú)立運(yùn)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(jìn)行組合，并填入適當(dāng)?shù)膮?shù)。 (5). 強(qiáng)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。使用STL指令后，凡是以步進(jìn)接點(diǎn)為主體地程序，最后必須用RET指令返回母線。三菱公司的F1系列產(chǎn)品的一些編程元件及其功能。 (5) 對程序進(jìn)行調(diào)試(模擬和現(xiàn)場)。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。自動控制工作時，按下啟動按鈕，機(jī)構(gòu)從“原點(diǎn)”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(diǎn)移動到B點(diǎn)放下工件，然后返回“原點(diǎn)”，等待下一次操作。將工作方式選擇開關(guān)置于“點(diǎn)動”位置時，X410常閉接點(diǎn)斷開，執(zhí)行點(diǎn)動操作。如此反復(fù)，直到完成整個規(guī)定動作。選擇工作方式開關(guān)置于“自動”狀態(tài)，按下起動按鈕SB12，則X413常開接點(diǎn)接通，時間繼電器KT1得電，同時接通Y430電磁鐵線圈，手指夾緊零件，控制下一個動作手腕左移的常開延時閉合觸頭kt1延時閉合。當(dāng)分別按下它們時，推動液壓油的流動，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為機(jī)械手的機(jī)械能。 程序控制的設(shè)計本次設(shè)計當(dāng)中涉及到兩種工作方式：點(diǎn)動操作和自動控制。這便是程序設(shè)計的整個過程。梯形圖體現(xiàn)了按照正確的順序所要求的全部功能及其相互關(guān)系。當(dāng)需保持輸出結(jié)果時，可用S和R指令來實現(xiàn)。步進(jìn)指令只有常開接點(diǎn)，而沒有常閉接點(diǎn)，指令用STL表示，連接步進(jìn)接點(diǎn)的其它繼電器接點(diǎn)用LD或LDI指令表示。 (3). 簡化的程序結(jié)構(gòu)：PLC的程序結(jié)構(gòu)通常很簡單，典型的為塊式結(jié)構(gòu)，不同塊完成不同的功能，使程序的調(diào)試者對整個程序的控制功能和控制順序有清晰的概念。三菱PLC的編程語言與一般計算機(jī)語言相比，具有明顯的特點(diǎn)，它既不同于高級語言，也不同與一般的匯編語言，它既要滿足易于編寫，又要滿足易于調(diào)試的要求。用戶將用戶程序設(shè)計、調(diào)試后，用編程器鍵入PLC的存貯器中，并將現(xiàn)場的輸入信號和被驅(qū)動的執(zhí)行元件相應(yīng)地接在輸入模板的輸入端和輸出模板的輸出端上，然后用PLC的控制開關(guān)使其處于運(yùn)行工作方式，PLC就以循環(huán)掃描的工作方式進(jìn)行工作。此種控制器英文名為“Programmable Logic Controller”，簡稱PLC，中文稱為“可編程序邏輯控制器”。 YA6=KT10。YA3=KT2。 圖441根據(jù)圖432和圖441，制作機(jī)械手夾緊動作狀態(tài)表，如圖442 機(jī)械手夾緊電氣控制電路