【正文】 時，借助組態(tài)軟件的輔助作用，大大提高了系統(tǒng)的工作效率。機械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識。它的特點是除具備普通機械的物理性能外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。在應(yīng)用專用機械手的同時，相應(yīng)地發(fā)展通用機械手，專用條件還要研制示教機械手、組合機械手等?？筛鶕?jù)夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭，以適應(yīng)操作的需要。液壓驅(qū)動主要是通過液壓缸、閥、油箱等實現(xiàn)傳動。機械手控制的要素包括工作順序、到達(dá)位置、動作時間、運動速度和加減速度等。國外方面：近幾年國外工業(yè)機械手領(lǐng)域有如下幾個發(fā)展趨勢。(3)手腕旋轉(zhuǎn)運動。 PLC的特點可編程控制器是在計算機技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開發(fā)起來的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。編程簡單易學(xué) PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。例如輸入、輸出的最多點數(shù)，掃描速度，內(nèi)存容量，指令條數(shù)，功能模塊等。編程環(huán)境與CQM1及SYSMAC A等機種相同。還要考慮大家對產(chǎn)品的熟悉程度，以及編程指令的易懂性。強化了指令的功能，提供了多達(dá)209條應(yīng)用指令，包括像與三菱變頻器通訊的指令，CRC計算指令，產(chǎn)生隨機數(shù)指令等等。另外，還可以將該顯示模塊安裝在控制柜的面板上。圖21 PLC 的組成框圖外部開關(guān)信號、模擬信號以及各種傳感器檢測信號作為PLC的輸入變量，它們經(jīng)PLC的輸入端子進入PLC的輸入存儲器，收集和暫存被控對象實際運行的狀態(tài)信號和數(shù)據(jù)；經(jīng)PLC內(nèi)部運算與處理后，按被控對象實際動作要求產(chǎn)生輸出結(jié)果；輸出結(jié)果送到輸出端子作為輸出變量，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。根據(jù)資料的介紹，如果采用機械手，其機能要接近于人的上肢，則需要具有27個自由度，而每一個自由度至少要有一根“人造肌肉”來控制。則同時考慮有足夠的開口尺寸，以適應(yīng)被抓物體的尺寸變化為擴大機械手的應(yīng)用范圍，還需備有多種抓取機構(gòu)，以根據(jù)需要來更換手爪。如按手指運動的方式和模仿人手的動作，可分為回轉(zhuǎn)型、直進型；按夾持方式可分為內(nèi)撐式、外撐式和自鎖式；按手指數(shù)目可分為二指式、三指式、四指式；按動力來源可分為彈簧式、氣動式、液壓式等。手臂是機械手的主要部分，它是支撐手爪、工件使它們運動的機構(gòu)。步進電機按結(jié)構(gòu)和工作原理可分為反應(yīng)式、永磁式以及混合式等幾種[22]。選用步驟如下：（一）步距角的選擇電機的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機軸上，每個當(dāng)量電機應(yīng)走多少角度（包括減速）。所以 （414）式中 —電機的轉(zhuǎn)動力矩，； —加速起動時的慣性力矩，；——恒速運行時的摩擦力矩，； （415）式中 —負(fù)載慣量，；—時間常數(shù)，； （416）式中 —脈沖當(dāng)量，； —步距角，；—時間常數(shù)，；—轉(zhuǎn)動部分的質(zhì)量，kg；則有 所以 即 由此可知步進電機的最大力矩發(fā)生在快速起動的情況下。驅(qū)動器輸入端為低電平有效。PLC內(nèi)部光耦與傳感器電源構(gòu)成回路，PLC信號輸入有效，工作原理如圖34所示。90mm機械手底盤和軀干每旋轉(zhuǎn)3度發(fā)出一個脈沖，并把信號送回可編程控制器來得到轉(zhuǎn)過的準(zhǔn)確的角度。 手爪的種類及設(shè)計注意事項一、 手爪的種類 機械式機械式手爪是最基本的一種，應(yīng)用廣泛，種類繁多。因此，本系統(tǒng)采用回轉(zhuǎn)型齒輪齒條傳動的內(nèi)卡式手爪。但對回轉(zhuǎn)型手指來說，手指要有足夠的張開與閉合角度。 手指的抓取機能及手指尺寸計算一、 手指的抓取機能手指的抓取機能是由被抓取物件和手指共同決定的。根據(jù)以上所討論的雙支點回轉(zhuǎn)型手指的夾持誤差分析，來確定手指的主要參數(shù)：—手指長度；—偏轉(zhuǎn)角，要求手指的夾持誤差≤1mm。 夾緊氣缸的選用在自動化生產(chǎn)線中，各種形式的機械手應(yīng)用越來越廣泛。根據(jù)齒輪齒條式手爪的夾緊力公式：可以得出： （413）式中：P—理論驅(qū)動力，N； b—平衡點到支點的距離，mm； N—手爪的夾緊力，N； a—齒輪中心到嚙合曲線的距離，mm；將以上數(shù)據(jù)帶入計算得出：對被抓物體的中心點受力分析如48所示，圖47 O點結(jié)構(gòu)受力圖根據(jù)平衡條件： 得 （414）式中 P—理論驅(qū)動力，N； —夾緊氣缸所需的驅(qū)動力，N；則有 ；因此，取其設(shè)計值為60N。此處，取。1）了解主機的結(jié)構(gòu)、傳動方式、動作循環(huán)過程，執(zhí)行元件的負(fù)載大小、運動速度和調(diào)速范圍，定位精度，連鎖要求和自動化程度等。（4）輔助元件：是對壓縮空氣進行凈化、潤滑、消聲以及用于元件之間連接等所需的輔件。氣動控制回路如圖48所示。圖51 控制面板示意圖 PLC梯形圖中的編程元件設(shè)計選用FX1N－60MR，其輸入繼電器（X）36點，輸出繼電器(Y)24點，輔助繼電器(M)384點，狀態(tài)繼電器(S)1000點，定時器(T)256點，計數(shù)器(C)，數(shù)據(jù)寄存器(D)等。由于P1處的X1的動斷觸點閉合，所以又跳過回原位程序到P2處。驅(qū)動手順轉(zhuǎn)Y7，X24接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S3，驅(qū)動下降Y2，X16接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S4，S4驅(qū)動Y6置位，延時1秒，以使電磁力達(dá)到最大夾緊力。后退到后限位，使X21接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S14，底盤順轉(zhuǎn)是X21接通，返回初始狀態(tài)，再開始第二次循環(huán)動作。手動程序說明：用對應(yīng)機械手的上下前后移動和夾緊松開按鈕。結(jié) 論 本設(shè)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(shè)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(xiàn)了工業(yè)機械手模型的手動和自動控制。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(zhǔn)確，缺點在于運動效率不夠穩(wěn)定。 隨著機械手的小型化和微型化，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)黄苽鹘y(tǒng)的機械領(lǐng)域，而向著電子信息、生物技術(shù)、生命科學(xué)及航空航天等高端行業(yè)發(fā)展。雖然在畢業(yè)設(shè)計中遇到很多困難，但在做的過程中我真正掌握和領(lǐng)會了各項知識。我首先要感謝我的導(dǎo)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(gòu)思以及論文的內(nèi)容不厭其煩的進行多次指導(dǎo)和悉心指點，使我在完成論文的同時也深受啟發(fā)和教育。在校期間所學(xué)到的東西應(yīng)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(yīng)的變更。本設(shè)計主要實現(xiàn)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。在前后移動的程序中串聯(lián)上線位置開關(guān)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。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。S6驅(qū)動Y4后退。公用程序如圖54，簡要說明如下：當(dāng)Y6復(fù)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。 PLC的I/O分配根據(jù)機械手動作的要求，輸入、輸出分配如表51所示。然后對氣壓傳動的設(shè)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(xì)的設(shè)計，并繪制了手爪氣壓控制回路圖。 機械手的氣路設(shè)計本機械手有五個自由度，即垂直升降、水平橫移、177。3）是否需要與電氣、液壓等控制方法相結(jié)合。所以能滿足要求。該手爪結(jié)構(gòu)為推夾緊內(nèi)卡式手爪，采用推夾緊的結(jié)構(gòu)有利于縮小氣缸的直徑。而其手爪的結(jié)構(gòu)也是各式各樣的，但以氣動手爪應(yīng)用較為普遍。取【】型槽的夾角，根據(jù)下式求得最佳偏角為： （47）即有 （48）在雙曲線上，由于和關(guān)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(jù)式（49）可寫出約束條件為： （410）計算得：為了減小夾持誤差，設(shè)計中可加長手指的長度，但手指過長，整個手爪結(jié)構(gòu)就要增大。本機械手的手爪采用的是【】型槽的回轉(zhuǎn)型手指，如圖42所示。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(guān)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。它與機械手爪相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、表面吸附力分布均勻，以及能自動對準(zhǔn)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。機械式手爪由驅(qū)動元件、手爪夾持部件、傳動機構(gòu)、手指及各種墊片、附件等組成。 圖37 旋轉(zhuǎn)編碼盤可以通過改變程序中計數(shù)器C0的初值來確定所要轉(zhuǎn)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。圖35 金屬傳感器本裝置中直流電機驅(qū)動模塊是由兩個繼電器的吸合與斷開來控制電機的轉(zhuǎn)動方向的，從而實現(xiàn)基座和氣夾的正反轉(zhuǎn)。另外若不采用驅(qū)動器，而采用PLC輸出觸點直接驅(qū)動步進電機，會占用很多的輸出觸點，同時給編程帶來不便。主要特點：體積小，具有較高的起動和運行頻率，有定位轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點。（五相電機）、（二、四相電機）、（三相電機）等。（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(nèi)部阻尼大，不易振蕩，斷電后有定位轉(zhuǎn)矩。手臂采用電動機帶動絲杠、螺母來實現(xiàn)伸縮和升降運動。由可編程控制器控制電磁閥動作，從而控制手爪的開閉。為防止突然斷電造成被抓物體落下，還可以有自鎖結(jié)構(gòu)。本設(shè)計的機械手，它共有自由度5個。PLC輸入輸出接口的安全保護當(dāng)輸出口連接電感類設(shè)備時，為了防止電路關(guān)斷時刻產(chǎn)生高壓對輸入、輸出口造成破壞，應(yīng)在感性元件兩端加保護元件。硬件構(gòu)成有微處理器、存儲器和各種輸入、輸出接口。內(nèi)置6點同時100kHz的高速計數(shù)功能，雙相計數(shù)時可以進行4倍頻計數(shù)。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(chǎn)品。三菱FX系列可編程控制器是當(dāng)今國內(nèi)外最新，最具特色、最具代表性的微型PLC。1. 常用PLC介紹PLC發(fā)展這么多年，技術(shù)成熟，各種型號的也很多，各個廠家生產(chǎn)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(jù)自己設(shè)計需要，考慮如何選擇。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運行。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(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)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(shù)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(guān)電源。(5)機械手整體旋轉(zhuǎn)運動。國內(nèi)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(shè)計制造技術(shù)，解決了控制驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計和配置，軟件的設(shè)計和編制等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握了自動化噴漆線、弧焊自動線及其周邊配套設(shè)備的全套自動通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù)；在基礎(chǔ)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。控制系統(tǒng)可以根據(jù)動作的要求，設(shè)計采用數(shù)字順序控制，它首先要編制程序加以儲存，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機械手工作。一般采用4～6個大氣壓，個別達(dá)到8～10個大氣壓。手臂的作用是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確地抓住工件，并運送到所需要的位置上。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。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。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(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。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(chǎn)設(shè)備。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(jù)反饋自行調(diào)整。但各單位一般根據(jù)期刊的主管單位的級別來對期刊劃為省級期刊和國家級期刊。梅森）因此，沒有創(chuàng)造性，學(xué)術(shù)論文就沒有科學(xué)價值。　　2) 著錄參考文獻能方便地把論文作者的成果與前人的成果區(qū)別開來。本設(shè)計機械手主要用于物料的運輸。關(guān)鍵字： 可編程控制器PLC；機械手；步進電機；控制設(shè)計；I/O接口；電氣回路如需要圖紙等資料，聯(lián)系1961660126研究成果的嚴(yán)肅態(tài)度以及向讀者提供有關(guān)信息的出處，正文之后一般應(yīng)列出參考文獻表引文應(yīng)以原始文獻和第一手資料為原則?！　01] Brown, H. 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