【正文】 李新有。 李軻。A由于設(shè)計經(jīng)驗及知識水平的局限，設(shè)計中難免有不足之處，還望往后自我提高。本次畢業(yè)設(shè)計，使我了解了機械手的很多相關(guān)知識。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。需要復(fù)雜控制功能時，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲器。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。要求輸入—輸出信號之間的滯后時間盡量短的系統(tǒng)，可以選用掃描速度快的可編程序控制器或采取其他措施。例如：算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳達等。不過嚴格地來說掃描周期還包括自診斷、通信等。在輸出處理階段，CPU 將輸出映像寄存器的0/1狀態(tài)傳送到輸出鎖存器?？删幊绦蚩刂破魈菪螆D中別的編程元件也有對應(yīng)的映像存儲區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映像寄存器?？删幊绦蚩刂破鞯倪@種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。某些可編程序控制器可以為輸入電路和少量的外部電子檢測裝置（如接近開關(guān)）提供24V直流電源。模擬量：按信號類型分，有電流型（420mA,020mA）、電壓型（010V,05V,1010V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。因此，整個I/O映象區(qū)可看作由開關(guān)量的I/O映象區(qū)和模擬量的I/O映象區(qū)兩部分組成。A. 系統(tǒng)程序存儲區(qū)在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當(dāng)于計算機操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。當(dāng)PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接受現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū), 然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術(shù)運算等任務(wù)。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點，在微秒量級，解算1K邏輯程序不到1毫秒。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。代入下式，則局部壓力損失為： 系統(tǒng)總壓力損失計算由以上計算結(jié)果知：系統(tǒng)總壓力損失小于計算時的估取損失值，故之前設(shè)計計算合理。根據(jù)液壓油的選擇要求及原則，選用機械油即適合本設(shè)計計算要求，所以選擇此液壓油。 2）維護、更換的難易程度。2）溫度范圍。本液壓系統(tǒng)中，三個液壓缸選取三個三位四通電磁換向閥，使得機械手能順利完成所規(guī)定的動作，換向閥的開啟與關(guān)閉通過電氣開關(guān)或壓力繼電器來控制，運動速度由調(diào)速閥通過調(diào)節(jié)進油路的流量來控制。油箱的有效面積（油面高度80%時的容積）應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)發(fā)熱、散熱平衡的原則來計算，這項計算在系統(tǒng)負載較大、長期連續(xù)工作時時必不可少的。機械手在工作過程中，各液壓缸動作均為分步進行，由之前計算知手臂下降時所需流時最大，此即為系所需最大流量查《機械設(shè)計手冊》，選取HY01－35 25型齒輪泵，其基本參如下：壓力：P＝；流量：；轉(zhuǎn)速：；驅(qū)動功率：W＝。6 機身的設(shè)計 機身的概述機身是機械手的主體，它是支承手部、腕部（本設(shè)計中沒有腕部）和臂部的部分，并實現(xiàn)升降和回轉(zhuǎn)或俯仰和回轉(zhuǎn)的部件（本設(shè)計即為機架）?？劭郏壕牌咭痪哦惆肆懔?另提供全套機械畢業(yè)設(shè)計下載！該論文已經(jīng)通過答辯 手臂Z方向升降運動液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計計算及選用（1）液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計計算及選擇經(jīng)過上面的計算，確定了液壓缸的最大驅(qū)動力為F=，根據(jù)參考文獻[1]中表9－1選擇液壓缸的工作壓力，液壓缸內(nèi)徑及活塞桿的設(shè)計計算， 液壓缸示意圖 Schematic diagram of hydraulic cylinder液壓缸選用單桿式，并在機械手手指張開過程中采用差動連接，此時無桿腔工作面積為有桿腔工作面積的兩倍，即活塞桿直徑d與缸筒直徑的關(guān)系為d＝。本設(shè)計是雙導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿對稱配置在伸縮桿兩側(cè)。 手臂的典型結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇（1）手臂的典型運動機構(gòu)常見的手臂伸縮機構(gòu)有以下幾種：1) 雙導(dǎo)桿手臂伸縮機構(gòu)。5 機械手臂部的設(shè)計及有關(guān)計算臂部是支承手部和腕部的結(jié)構(gòu)，主要用來改變工件位置的部件。 手指指部的設(shè)計計算手指選用45﹟鋼，查機械設(shè)計手冊知其彎曲許用應(yīng)力，手指指腹采用長方形橫截面，寬度為齒輪寬度b＝70mm， 則手指的彎曲強度條件為式中——最大彎曲力矩，其值為 ——抗彎截面系數(shù)代入數(shù)據(jù)解得 為保證一定的工作強度和使用壽命，取h＝15mm。 5）查取齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù)。 取失效概率為1％，安全系數(shù)S＝，由參考文獻［2］中得 (8) 9）代入數(shù)據(jù)計算齒輪分度圓直徑，代入［σH］中的較小值。選擇小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為240HBS。 由夾緊時所需推力計算液壓缸直徑 (4)即解得D＝，則d＝＝根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑系列查參考文獻［3］：D＝100mm。手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計手部的主要依據(jù)。本設(shè)計抓取的零件為盤類零件，故選擇二指式來實現(xiàn)對工件的抓放。采用液壓機構(gòu)驅(qū)動機械手,操作力大，體積小，動作平穩(wěn)等優(yōu)點。該機械手各運動可由3個液壓缸實現(xiàn)。大多數(shù)用插銷板進行點位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計算機控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。手腕有獨立的自由度。下面具體說明機械手在工業(yè)方面的應(yīng)用。機械手可以完成許多工作，如搬運、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛。它的控制方式比較簡單，應(yīng)用在線編程，即通過示教存儲信息，工作是讀取這些信息，向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作。工業(yè)機器人的研究、制造和應(yīng)用水平，是一個國家科技發(fā)展和經(jīng)濟實力的象征，正受到許多國家的廣泛重視。機械手可獨立地實現(xiàn)伸縮﹑旋轉(zhuǎn)和升降等運動﹐一般有2～3個自由度。 關(guān)鍵詞：PLC控制；液壓驅(qū)動；翻轉(zhuǎn)；機械手 The Design Of Turning Manipulator Based On PLC Control Student:Chen Bin Tutor:Zhou Guangyong(College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)Abstract: Robot manipulator is the operator who directs the robot in pleting various tasks. This article focuses on the automation of the production line designed generic flip of a threedesignoffreedom robot. Actions requirements for achieveing the manipulator. The design uses two piston hydraulic cylinders and a rotary actuator. Piston hydraulic cylinder is used to drive a rack robot sheets together to grasp objects, one for the movement of objiect. The swining hydraulic cylinder used to acheve the robotic flip. And hydraulic solenoid valve is controlled by PLC automatic action of the robot.Key words:PLC control ；hydraulic drive。 flip。機械手廣泛用于機械制造﹑冶金﹑輕工和原子能等部門。目前，機器人的定義，世界各位尚未統(tǒng)一，分類也不近相同。第二代機器人是帶感覺的機器人。在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程中的自動化已成為突出的主題。 機械手的組成要機械手像人一樣拿取東西，最簡單的基本條件是要有一套類似于指、腕、臂、關(guān)節(jié)等部分組成的抓取和移動機構(gòu)——執(zhí)行機構(gòu)；像肌肉那樣使手臂運動的驅(qū)動－傳動系統(tǒng)；像大腦那樣指揮手動作的控制系統(tǒng)。有回轉(zhuǎn)運動、上下擺動、左右擺動。因此，一般來說臂部具有三個自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降（或俯仰）運動。主要控制的是坐標位置，并注意其加速度特性。（1)手部 采用一個直線液壓缸，預(yù)計通過齒輪齒條機構(gòu)實現(xiàn)手指的張合。因此，此機械手的驅(qū)動方式選擇液壓驅(qū)動。手指式又可分為：1）平移式手指 當(dāng)手指夾持的工件直徑變化時并不影響工件中心位置的改變，即定位誤差為零。必須對大小、方向和作用點進行分析計算。 查參考文獻［3］:d＝70mm。選齒輪齒數(shù)Z＝100。 (9) 10）、計算圓周速度。查參考文獻［2］中表10－5得YFa=。為保證對工作的定位夾緊，手指采用120度的V形指尖。手部在空間的活動范圍主要取決于臂部的運動形式。2) 手臂的典型運動形式有：直線運動，如手臂的伸縮，升降和橫向移動；回轉(zhuǎn)運動，如手臂的左右擺動，上下擺動；符合運動，如直線運動和回轉(zhuǎn)運動組合，兩直線運動的雙層液壓缸空心結(jié)構(gòu)。圖6 手臂受力示意圖Figure 6 Schematic diagram of the arm forces2）手臂所受摩擦力的計算由于導(dǎo)向桿對稱配置，兩導(dǎo)向桿受力均衡，可按一個導(dǎo)向桿計算。液壓缸工作過程中必須具有一定背壓，參考參考文獻中表9－3取p2＝。 機身設(shè)計時應(yīng)注意的問題（1）要有足夠的剛度和穩(wěn)定度。 因該機械手在室內(nèi)使用，固選用電動機較為方便且電機結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。但對于一般情況而言，油箱的有效容積可按液壓泵的額定流量估計出來。部分油路采用單向閥來保持壓力，用溢流閥來保護液壓缸。3）轉(zhuǎn)速（氣蝕、對支承而浸潤能力）。 在眾多的考慮因素中，最重要的因素是液壓的粘度。8 液壓系統(tǒng)的驗算 壓力損失的驗算實際油液是有粘性的，所以流動時要損耗一部分熱量，這種熱量損失表現(xiàn)為壓力損失。 計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升這項驗算時用熱平衡原理來對油液的溫升值進行估計。PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀七十年代的PLC只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理，16位（也有32位的）為一個模擬量。 近10年來，隨著PLC價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴大，越來越多的中小設(shè)備開始采用PLC進行控制，PLC在我國的應(yīng)用增長十分迅速。并將邏輯或算術(shù)運算等結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。它包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷程序等。（B）系統(tǒng)軟設(shè)備存儲區(qū)除了I/O映象區(qū)以外，系統(tǒng) RAM存儲區(qū)還包括PLC內(nèi)部各類軟設(shè)備（邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計時器、計數(shù)器、變址寄存器、累加器等）的存儲區(qū)。除了上述通用I/O外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。驅(qū)動現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)的電源一般由用戶提供。由于計算機執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入輸出關(guān)系來看，處理過程似乎是同時完成的。在輸入處理階段，可編程序控制器把所有外部輸入電路的接通/斷開（ON/OFF）狀態(tài)讀入輸入寄存器。體型圖某一輸出繼電器的線圈“通電”時，對應(yīng)的輸出映像寄存器為“1”狀態(tài)。（1）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有的數(shù)據(jù)和狀態(tài)它們存入I/O映象區(qū)的相應(yīng)單元內(nèi)。（3）輸出刷新階段在輸出刷新階段，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)刷新所有的數(shù)據(jù)鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動響應(yīng)的外設(shè)。9. 4 PLC機型的選擇方法1．PLC的類型 PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。可根據(jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本。a．控制單元的冗余（1）重要的過程單元：CPU（包括存儲器）及電源均應(yīng)1B1冗余。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。使我也了解了當(dāng)前國內(nèi)外在此方面的一些先進設(shè)計生產(chǎn)和制造技術(shù)，了解了機械手設(shè)計的一般過程，通過對機械手結(jié)構(gòu)作了系統(tǒng)的設(shè)計，掌握了一定的機械設(shè)計方面的基礎(chǔ)知識。參考文獻[1][M].第三版，華中科技大學(xué)出版社，.[2]濮良貴，[M]，高等教育出版社，