【正文】 5 VPUP U L 0 +DRD I R 0 +A+A+AABBACACBCBC+V+ 2 4 VV0 G N DB+B+步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 Y K A 24 0 4 M A公共端 ++ 5 VPUP U L 0 +DRD I R 0 +A+A+AABBACACBCBC+V+ 2 4 VV0 G N DB+B+步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 Y K A 24 0 4 M AC N 1C N 2123C N 3C N 1C N 2+ 2 4O G N DPE+ 2 4 VPEO G N D+ 2 4 VO G N DPE+ 2 4 VPEO G N D+ 2 4 VG N DG N DSGPEP O W E RPEO G N D+ 2 4 VG E 3 0 0 S V P CIG 運(yùn)動控制器LNEA C 2 2 0 V 電源插座+ 2 4 VG N DLNE開關(guān)電源+ 2 4 V G N DL N10 G N D27+ 5 V9D I R 0 +23P U L 0 +C N 510 G N D27+ 5 V9D I R 0 +23P U L 0 +C N 510 G N D27+ 5 V9D I R 0 +23P U L 0 +C N 510 G N D27+ 5 V9D I R 0 +23P U L 0 +C N 5+ 2 4 VPEO G N D+ 2 4 VPEO G N D+ 2 4 VPEO G N D+ 2 4 VPEO G N D+ 2 4 V0 G N DPE+ 2 4 V0 G N DPEPE0 G N D+ 2 4 V+ 2 4 V0 G N DPE1212S Q 212S Q 3XS Q 1零點(diǎn)X+L I M 0 +O G N D H O M E 0O G N DL I M 0 O G N DX 軸磁性開關(guān)1212S Q 212S Q 3YS Q 1零點(diǎn)Y+L I M 0 +O G N D H O M E 0O G N DL I M 0 O G N DY 軸磁性開關(guān)1212S Q 212S Q 3ZS Q 1零點(diǎn)Z+L I M 0 +O G N D H O M E 0O G N DL I M 0 O G N DZ 軸磁性開關(guān)1212S Q 212S Q 3XS Q 1零點(diǎn)X+L I M 0 +O G N D H O M E 0O G N DL I M 0 O G N DX 軸磁性開關(guān)1H O M E 02H O M E 13H O M E 24H O M E 35L I M 0 +6L I M 0 7L I M 1 +8L I M 1 9L I M 2 +10L I M 2 11L I M 3 +12L I M 3 200 G N D180 V C CC N 1 1 圖 總體硬件電路圖 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 24 5 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 控制系統(tǒng)的軟件主要包括運(yùn)動軌跡規(guī)劃算法和關(guān)節(jié)伺服算法與相應(yīng)的動作程序。控制軟件可以用任何語言來編制。 軟件實現(xiàn)的功能 機(jī)械手控制系統(tǒng)軟件實現(xiàn)的功能主要 有如下兩點(diǎn)： （ 1）示教再現(xiàn)功能。示教再現(xiàn)功能是指控制系統(tǒng)通過示教盒進(jìn)行示教，將運(yùn)動速度、運(yùn)動位置、動作順序等信息預(yù)先教給機(jī)械手，將這些操作過程存儲在機(jī)械手的記憶裝置中，當(dāng)需要重復(fù)操作時，就將動作信息從機(jī)械手的存儲器中調(diào)出來，重放存儲器中的內(nèi)容即可。 （ 2）運(yùn)動控制功能。運(yùn)動控制功能是指當(dāng)機(jī)械手末端操作器從一個地方移動到另一個地方的過程中，對其速度、加速度、位姿等項的控制。對其運(yùn)動控制實際上是通過控制關(guān)節(jié)的運(yùn)動來實現(xiàn)的。機(jī)械手關(guān)節(jié)運(yùn)動控制分為兩步進(jìn)行，第一步是關(guān)節(jié)運(yùn)動伺服指令的生成，這一步可以離線完 成，就是將機(jī)械手在空間的位置和運(yùn)動轉(zhuǎn)化為由關(guān)節(jié)變量表示的時間序列隨時間變化的函數(shù)。第二步是關(guān)節(jié)運(yùn)動的伺服控制，這一步需要在線完成，就是跟蹤執(zhí)行第一步所生成的關(guān)節(jié)變量伺服指令 [13]。運(yùn)動控制包括：初始位置、各關(guān)節(jié)的運(yùn)動速度及加減速度、每個軸的位置、緊急停止和減速停止等 [14]。 程序設(shè)計流程圖 程序設(shè)計的流程主要是根據(jù)機(jī)械手的動作要求來完成的，當(dāng)接通電源、傳入程序后，不論機(jī)械手處于什么位置，都要先回到初始位置。系統(tǒng)的初始復(fù)位既包括軟件復(fù)位又包括硬件復(fù)位，軟件復(fù)位是指機(jī)械手系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置恢復(fù)到初始狀 態(tài)，硬件復(fù)位是指機(jī)械手的各個關(guān)節(jié)處于回位狀態(tài) [15]。在實際的生產(chǎn)流水線中，機(jī)械手并不是只完成一次動作就可以了，它需要連續(xù)不斷的動作，把物料從一處拿到另一處，本設(shè)計的機(jī)械手需要實現(xiàn)堆垛功能，就要求每一次手臂旋轉(zhuǎn)的角度是不一樣的，編寫軟件程序時需要設(shè)定好指定的角度，同時要在機(jī)械手的各個關(guān)節(jié)上加限位開關(guān)，這樣，就可以實現(xiàn)機(jī)械手不斷地動作，直到要求其停止為止。 機(jī)械手程序設(shè)計流程如圖 5所示： 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 25 圖 5 程序設(shè)計流 程圖 通電，傳入程序 各關(guān)節(jié)復(fù)位？ 到達(dá)指定位置？ 是 否 吸附？ 上升到指定位置？ 是否松開 旋轉(zhuǎn)到指定位置？ 下降到指定位置？ 旋轉(zhuǎn)到指定位置？ 手部下降 各關(guān)節(jié)復(fù)位 腕部旋轉(zhuǎn) 臂部旋轉(zhuǎn) 手部上升 手部下降 吸盤松開 吸盤吸附 運(yùn)行結(jié)束 N N N N N N N N Y Y Y Y Y Y Y Y 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 26 6 結(jié) 論 本文設(shè)計了一種袋裝料碼垛機(jī)械手，分析了機(jī)械手各個關(guān)節(jié)的運(yùn)動狀態(tài)，針對機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)硬件、軟件進(jìn)行了研究，目前本設(shè)計完成了以下工作： （ 1）分析了機(jī)械手手部、腕部、大臂及小臂的運(yùn)動形式，并對其主要部件進(jìn)行了選取和設(shè)計計算，完成了機(jī)械手裝配圖和主要零件圖。 （ 2）設(shè)計了機(jī)械手的硬件部分，采用了以固高運(yùn)動控制器為核心的實驗平臺， 運(yùn)動控制器以插卡形式嵌入 PC 機(jī)中，形成了 “PC+ 運(yùn)動控制器 ” 的模式。 （ 3）畫出了機(jī)械手的電路圖和程序流程圖。 袋裝料碼垛機(jī)械手是工業(yè) 生產(chǎn)中非常實用的機(jī)電產(chǎn)品，它代替人完成繁重的勞動，在生產(chǎn)流水線上被廣泛使用，本文設(shè)計的袋裝料碼垛機(jī)械手基本可以實現(xiàn)所需功能，機(jī)械手手部為可拆裝結(jié)構(gòu)，如果物料的形狀和特性發(fā)生變化，手部也可以隨之變化，例如：手部可以變成夾鉗式手部，用于夾持棒料或方形硬性工件；手部也可以變成磁吸附式取料手，用于吸附帶磁的工件；也可以為手部安裝多指靈巧手等。該機(jī)械手的設(shè)計基本滿足了所需要求，維護(hù)方便，操作簡單，可以實現(xiàn)自動化。 由于知識水平有限，設(shè)計中難免出現(xiàn)一些問題，對機(jī)械手的設(shè)計還需要進(jìn)一步優(yōu)化，這些問題有待于我們在今后的學(xué)習(xí) 中進(jìn)一步研究和開發(fā)。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 27 參 考 文 獻(xiàn) [1] 李允文 . 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計 [M]. 廣東 : 機(jī)械工業(yè)出版社 , :1113. [2] 方建軍 , 何廣平等 . 智能機(jī)器人 [M]. 北京 : 化學(xué) 工業(yè)出版社 , :5658. [3] 劉國棟 . 我國的機(jī)器人研究和發(fā)展 [J]. 江南學(xué)院學(xué)報 , 2021(4):3538. [4] 孫桓 , 陳作模 , 葛文杰等 . 機(jī)械原理 [M]. 北京 : 高等教育出版社 , :4550. [5] 成大先 , 王德夫 , 姜 勇等 . 機(jī)械設(shè)計手冊 [M]. 北京 : 化學(xué) 工業(yè)出版社 , :450455. [6] 濮良貴 , 紀(jì)名剛 . 機(jī)械設(shè)計 [M]. 北京 : 高等教育出版社 , :3638. [7] 劉鴻文 . 材料力學(xué) [M], 第 4版 . 北京 : 高等教育出版社 , :5760. [8] 蔡衛(wèi)國 . 關(guān)節(jié)型搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計 [J]. 濰坊學(xué)院學(xué)報 , 2021(6):6364. [9] 羅庚合 , 蔡霞 . 搬運(yùn)機(jī)械手的 PLC控制 [J]. 西安航空技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報 , 2021(1):79. [10] 羅庚 興 , 歐陽錫暢 . 基于 PLC 的氣動安裝搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計 [J]. 機(jī)電工程技術(shù) , 2021(7):3335. [11] 董景新 , 趙長德 , 熊沈蜀等 . 控制工程基礎(chǔ) [M]. 北京 : 清華大學(xué)出版社 , :7780. [12] 固高科技有限公司 . 運(yùn)動控制器 [M]. 自動化裝備控制系統(tǒng)解決方案 , 2021. [13] 郭洪紅 . 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)用技術(shù) [M]. 北京 : 科學(xué)出版社 , :6669. [14] P. Chand, M. Shazil, E. Kumar. TOWARDS A LOWCOST AUTONOMOUS OBJECT MANIPULATION DEVICE [J]. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 2021(4), 6166. [15] , Wahyudi. Dynamic Modelling and Adaptive Traction Control for Mobile Robots [J]. International Journal of Advanced Robotic Systems, 2021(1),149154.