【正文】 縮 → 手臂上升 → 手臂回轉(zhuǎn) → 手腕回轉(zhuǎn)手臂前伸 → 手指張開 → 手臂縮回 → 手臂反轉(zhuǎn) →手臂下降（回到起始位置） → 待料（一個循環(huán)結(jié)束）卸荷。 上述動作均由電控系統(tǒng)發(fā)信控制相應(yīng)的電磁換向閥，按程序依次步進動作而實現(xiàn)的。該電控系統(tǒng)的步進控制環(huán)節(jié)采用步進選線器，其步進動作是在每一步動作完成后，使行程開關(guān)的觸點閉合或依據(jù)每一步動作的預設(shè)停留時間，使時間繼電器動作而發(fā)信，使步進器順序“跳步”控制電磁閥的電磁鐵線圈通斷電，使電磁鐵按程序動作（見電磁鐵動作程序表）實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的自動控制。 自動上料機械手液壓系統(tǒng)原理介紹 機械手液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)原理如圖所示。該系統(tǒng)選用功率N =27千瓦的電動機，帶動80 毫升/轉(zhuǎn)的柱塞泵，其公稱壓力為16MPa。手臂的升降油缸及伸縮油缸，手臂回轉(zhuǎn)和手指夾緊用的拉緊油缸，工作時四個油泵同時供油。 手臂伸縮、手臂升降、手臂回轉(zhuǎn)、手臂橫向移動和手腕回轉(zhuǎn)油路采用節(jié)流閥（MG15G12），因而速度可調(diào)，工作平穩(wěn)。 手臂升降油缸支路設(shè)置有液控單向閥閥（sv20pb3），可以使之在活塞、活塞桿及其所支承的手臂等自重所引起的油液壓力作用下仍保持斷路。工作時油泵輸出的壓力油進入升降油缸上腔，作用在液控單向閥的控制回路使之接通，活塞便向下運動。當活塞要上升時，壓力油液經(jīng)單向閥進入升降油缸下腔而不會被阻，這樣采用單向順序閥克服手臂等自重，以防下滑，性能穩(wěn)定可靠。 手指夾緊油缸和擺動缸支路裝有液控單向閥（sv20pb3），使手指夾緊工件時不受系統(tǒng)壓力波動的影響，保證保證手指夾持工件牢靠。當反向進油時，油箱通過控制油路將單向閥芯頂開，使回油路接通，油液流回油箱。 在手臂的提升油缸支路和夾緊油缸支路要比系統(tǒng)壓力低，為此在定位油缸支路前串有減壓閥（DP10DP24X/15Y）。 此系統(tǒng)四個主壓力油路的壓力測量，被測量的四個主油路的壓力值，分別從壓力表上表示出來。 下面以上料機械手的一個典型動作程序為例，結(jié)合圖來說明其動作循環(huán)。 當電動機啟動，帶動2柱塞泵回轉(zhuǎn)，油液從油箱中經(jīng)過柱塞泵泵被送到工作油路中去，如果機械手還未啟動，則油液通過二位四通電磁閥7和邏輯閥9（電磁鐵7YA未通電）進行卸荷。 當箱體到達上料的位置后，由于工件檢測限位開關(guān)發(fā)出電信號（或經(jīng)過人工啟動），使機械手開始按程序動作。此時卸荷停止（二位四通電磁閥7的電磁鐵通電），通過溢流閥8對壓力油進行調(diào)壓，直到變?yōu)?6MPa。此時壓力油經(jīng)單向閥10，進入升降缸，提升缸夾緊缸擺動缸四個支路。進過升降缸時，使電磁鐵YA5通電，油液進入兩位四通換向閥（YA4未通電），通過順序閥12進入升降缸下腔，推動活塞上升，升降缸上升，壓力油通過電液單向閥進入邏輯閥9，回到油箱。當兩位四通換向閥（YA4通電），三位四通換向閥（YA6通電）時，液壓油從單項閥13進入，通過電液換向閥15，進入升降缸上腔，升降缸下降，壓力油從順序閥流回單向閥，期間壓力油壓力升高，升降缸加速下降，壓力使邏輯閥9打開，油液從邏輯閥9排入油缸內(nèi)。當油液進入提升缸支路時，兩位四通換向閥（YA1不得電），油液從節(jié)流閥通過，壓力油流量得到控制，進入疊加式雙單項閥，通過減壓閥進入提升缸右腔，提升缸提起，油液從左腔進入疊加式雙單項閥，從油箱排出。兩位四通換向閥（YA1得電），油液進入疊加式雙單項閥，進入提升缸下腔，提升缸下降，壓力油進入減壓閥，通過疊加式雙單項閥進入油箱。期間疊加式雙單項閥可改變壓力油流量。當油液進入提升夾緊缸支路時，兩位四通換向閥（YA3不得電），油液從節(jié)流閥通過，壓力油流量得到控制，壓力油通過液控單向閥，油液進入夾緊缸左腔夾緊缸放松，壓力油進入減壓閥，通過液控單向閥流回油箱。兩位四通換向閥（YA3得電），油液從節(jié)流閥通過，壓力油通過液控單向閥，壓力油進入減壓閥，油液進入夾緊缸右腔夾緊缸夾緊，通過液控單向閥流回油箱。當油液進入擺動缸支路時，兩位四通換向閥（YA7得電），油液進入疊加式雙單項閥，壓力油通過液控單向閥，進入擺動缸下腔，油液進入疊加式雙單項閥，壓力油通過液控單向閥流回油箱。兩位四通換向閥（YA8得電），油液進入疊加式雙單項閥，壓力油通過液控單向閥，進入擺動缸上腔，油液進入疊加式雙單項閥，壓力油通過液控單向閥流回油箱。 計算的主要內(nèi)容是，根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)所要求的輸出力和運動速度，確定油缸的結(jié)構(gòu)尺寸和所需流量、確定液壓系統(tǒng)所需的油壓與總的流量，以選擇油泵的規(guī)格和選擇油泵電動機的功率。確定各個控制閥的通流量和壓力以及輔助裝置的某些參數(shù)等。系統(tǒng)壓力 P=16MPa夾緊缸 行程220mm提升缸 行程300mm擺動缸 角度升降缸 行程970mm由于其他油缸相對升降油缸缸徑很小，且不是同時工作，只算升降油缸流量即可 （71）所以選 80毫升/轉(zhuǎn) 柱塞泵泵排量 800cc/r 轉(zhuǎn)換系數(shù)壓力 16MPa 效率 9590（72）（73）電機選 y20024 30kw 1470轉(zhuǎn)/分鐘 本章小結(jié)本章對機械手的液壓系統(tǒng)進行了設(shè)計，對碼垛機械手動作的順序設(shè)計及原理進行了分析，這是機身設(shè)計中不可缺少的部分。 8 PLC控制回路的設(shè)計 電磁鐵的動作順序表動作1DT3DT4DT5DT6DT7DT8DT9DT10DT11DT12DT工件檢測+手臂前伸++手指閉合+++手臂回縮++手臂上升+++手臂回轉(zhuǎn)+++手臂前伸 +++手指張開++手臂縮回+手臂反轉(zhuǎn)++手臂下降+++待料卸荷注：+表示電磁鐵線圈通電 根據(jù)機械手的動作順序表選定電磁閥、開關(guān)等現(xiàn)場器件相對應(yīng)的PLC內(nèi)部等效繼電器的地址編號，其對照表如下： 現(xiàn)場器件與PLC內(nèi)部等效繼電器對照表 器件內(nèi)部繼電器地址說 明輸入1SB2SB1ST3ST4ST5ST6ST7ST8ST9ST10STSB3SB4FR1X000X001X002X004X005X006X007X010X011X012X013X014X015X016啟動按扭停止按扭工件檢測手臂前伸限位開關(guān)手臂縮回限位開關(guān)手臂上升限位開關(guān)手臂下降限位開關(guān)手臂回轉(zhuǎn)限位開關(guān)手臂反轉(zhuǎn)限位開關(guān)手指閉合限位開關(guān)手指張開限位開關(guān)液壓啟動液壓停止電機熱保護輸出1DT3DT4DT5DT6DT7DT8DT9DTHLKM1Y000Y002Y003Y004Y005Y006Y007Y010Y011Y12手臂前伸電磁閥手指閉合電磁閥手臂下降電磁閥手臂上升電磁閥手臂下降電磁閥手臂回轉(zhuǎn)電磁閥手臂反轉(zhuǎn)電磁閥卸荷電磁閥工作指示燈接觸器 PLC與現(xiàn)場器件的實際連接圖PLC與現(xiàn)場器件的實際連接圖，如下所示 梯形圖滿足機械手工藝流程的梯形圖如下圖所示 ： 指令程序根據(jù)梯形圖編寫的指令程序如下：9 結(jié)論通過此次畢業(yè)設(shè)計，使我了解了機械手的很多相關(guān)知識。使我也了解了當前國內(nèi)外在此方面的一些先進生產(chǎn)和制造技術(shù)，了解了機械手設(shè)計的一般過程，通過對機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計作了系統(tǒng)的設(shè)計，掌握了一定的機械設(shè)計方面的基礎(chǔ)，為以后的工作學習創(chuàng)造了一定基礎(chǔ)。 本次畢業(yè)設(shè)計對碼垛機械手的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動及機械手的控制做了系統(tǒng)的計算設(shè)計，并不完善，需要在以后的工作學習中進一步了解和掌握。 本次設(shè)計的是碼垛機械手設(shè)計，機械結(jié)構(gòu)設(shè)計較為緊湊，相對于通用機械手，因此，動作固定，結(jié)構(gòu)簡單，同時成本低廉，專用性比較高，可實現(xiàn)車間內(nèi)的一些搬運工作。 采用液壓傳動，液壓出力大，且可用電液伺服機構(gòu)，實現(xiàn)連續(xù)控制，使機械手用途更廣，定位精度一般非常高，在1mm內(nèi)。 。同時增加了夾緊工件的可靠性。手指夾緊由一個工作油缸來完成，,可靠簡單。 主油缸固定在一對圓錐滾柱軸承上，工作時，旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無抖動和偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 對工作場地高度要求不是太高（≤4000mm），缺點為液壓系統(tǒng)有噪音，散熱而引起溫升。由于經(jīng)驗知識水平的局限，設(shè)計難免有不到之處，望老師見量，指正。 參考文獻1孫迪生等．機器控制技術(shù)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，19982曹彤，員超，孫杏初．電視機搬運碼垛機器應(yīng)用研究[J]．機械設(shè)計與制造,2002(2)3曾孔庚，王宏慶，丁原彥．高速機器人搬運碼垛系統(tǒng)構(gòu)成及技術(shù)牦 機器人技術(shù)及應(yīng)用,2001(4)4蔡自興．機器人學[M]．北京：清華大學出版社，20005楊汝清，高建國，胡洪國．高速碼垛關(guān)鍵技術(shù)研究[J]．高技術(shù)通訊，2004(14)6胡洪國，高建華，楊汝清．碼垛技術(shù)綜述_J]．組合機床與自動化加工技術(shù)，2000(6)7陸祥生 ，,：北京理工大學出版社,1992,11 Kube and Eric Transport by Ants and Robots. Robotics and Autonomous Systems,200012 Lynne . On the Design of Behaviorbased Multirobot Teams. Advanced 13 章躍，機械制造專業(yè)英語 機械工業(yè)出版社 2005 14 可編程邏輯控制器 維基自由百科全 致 謝在本論文的工作中，自始自終得到了上海電機學院韓雄飛老師的精心指導和親切關(guān)懷。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、嚴于律己寬以待人的做人風范是作者終身學習的榜樣。另外導師們的課題組活躍的學術(shù)風氣、學術(shù)觀點與為人上的坦誠也深深的感染了我，使我獲得了太多的啟發(fā)，在此特表深深謝意！在課題研究的整個過程中，韓雄飛老師一直給予了悉心的指導與幫助。在同他的合作中取得了很大的進步，同時他豐富的理論知識及實際工作經(jīng)驗、對待學術(shù)問題的科學態(tài)度令作者欽佩。在此表示由衷的感謝！ 在進行機械手機械結(jié)構(gòu)設(shè)計過程當中，和我一起研究探討的舍友表示感謝。也對這四年來給予了我各方面極大支持及鼓勵機械學院老師表示感謝。最后向其他關(guān)心我支持我的老師、朋友、同班同學一并表示感謝。