【正文】 2= （ k 2 ）M = J . w慣 Dt= 180。 90= 108 ( N .m)考慮軸承，油封之間的摩擦力，設(shè)定一摩擦系數(shù) k = ,M 摩 = 慣= 180。 108= 5.（4N .m）總驅(qū)動(dòng)力矩M 驅(qū) = M 慣 + M 摩= 108 + = 113.（4）M 驅(qū)〈M\ 設(shè)計(jì)尺寸滿足使用要求。第七章 機(jī)械手的PLC控制設(shè)計(jì)考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位控制，因此我們采用可編程序控制器(PLC)對(duì)機(jī) ，只需改變PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。7. 1可編程序控制器的選擇及工作過(guò)程 可編程序控制器的選擇 目前，國(guó)際上生產(chǎn)可編程序控制器的廠家很多，如日本三菱公司的F系列PC,德國(guó)西門子公司的SIMATIC N5系列PC、日本OMRON(立石)公司的C型、P型PC等。考慮到本機(jī)械手 的輸入輸出點(diǎn)不多，工作流程較簡(jiǎn)單，同時(shí)考慮到制造成本，因此在本次設(shè)計(jì)中選擇了 OMRON公司的C28P型可編程序控制器。 可編程序控制器的工作過(guò)程 可編程序控制器是通過(guò)執(zhí)行用戶程序來(lái)完成各種不同控制任務(wù)的。為此采用了循環(huán)掃描的工作方式。具體的工作過(guò)程可分為4個(gè)階段。 第一階段是初始化處理?？删幊绦蚩刂破鞯妮斎攵俗硬皇侵苯优c主機(jī)相連，CPU對(duì)輸入輸出狀態(tài)的詢問(wèn)是針對(duì) 輸入輸出狀態(tài)暫存器而言的。輸入輸出狀態(tài)暫存器也稱為I/放輸入輸出狀態(tài)信息的存儲(chǔ)區(qū)。其中存放輸入狀態(tài)信息的存儲(chǔ)器叫輸入狀態(tài)暫存器。存放 輸出狀態(tài)信息的存儲(chǔ)器叫輸出狀態(tài)暫存器。開(kāi)機(jī)時(shí)，CPU首先使I/0狀態(tài)表清零，然后進(jìn)行自診斷。當(dāng)確認(rèn)其硬件工作正常后，進(jìn)入下一階段。第二階段是處理輸入信號(hào)階段。 在處理輸入信號(hào)階段，CPU對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行掃描，將獲得的各個(gè)輸入端子的狀態(tài)信息送到I/0狀態(tài)表中存放。在同一掃描周期內(nèi)，各個(gè)輸入點(diǎn)的狀態(tài)在I/0狀態(tài)表中一直保持不變，不會(huì)受到各個(gè)輸入端子信號(hào)變化的影響，因此不能造成運(yùn)算結(jié)果混亂，保證了本 周期內(nèi)用戶程序的正確執(zhí)行。第三階段是程序處理階段。 當(dāng)輸入狀態(tài)信息全部進(jìn)入I/0狀態(tài)表后，CPU工作進(jìn)入到第三個(gè)階段。在這個(gè)階段中，可編程序控制器對(duì)用戶程序進(jìn)行依次掃描，并根據(jù)各I/0狀態(tài)和有關(guān)指令進(jìn)行運(yùn)算和處 理，最后將結(jié)果寫入I/0狀態(tài)表的輸出狀態(tài)暫存器中。第四階段是輸出處理階段。 段CPU對(duì)用戶程序已掃描處理完畢，并將運(yùn)算結(jié)果寫入到I/0狀態(tài)表狀態(tài)暫存器中。此時(shí)將輸入信號(hào)從輸出狀態(tài)暫存器中取出，送到輸出鎖存電路，驅(qū)動(dòng)輸出繼電器線圈，控制被控設(shè)備進(jìn)行各種相應(yīng)的動(dòng)作。然后，CPU又返回執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)的掃描周期。 可編程序控制器的使用步驟在可編程序控制器與被控對(duì)象(機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程)構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，通 常以七個(gè)步驟進(jìn)行:(1)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 即確定被控對(duì)象的動(dòng)作及動(dòng)作順序。(2)I/0分配 即確定哪些信號(hào)是送到可編程序控制器的，并分配給相應(yīng)的輸入端號(hào)。哪些信號(hào)是由可編程序控制器送到被控對(duì)象的，對(duì)用到的可編程序控制 器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等也要進(jìn)行分配?？删幊绦蚩刂破魇峭ㄟ^(guò)編號(hào)來(lái)識(shí)別信號(hào)的。(3)畫梯形圖它與繼電器控制邏輯的梯形圖概念相同，表達(dá)了系統(tǒng)中全部動(dòng)作的相互關(guān)系。如果 使用圖形編程器(LCD或CRT)，則畫出梯形圖相當(dāng)于編制出了程序，可將梯形圖直接送入可編程序控制器。對(duì)簡(jiǎn)易編程器，則往往要經(jīng)過(guò)下一步的助記符程序轉(zhuǎn)換過(guò)程。(4)助記符機(jī)器程序 相當(dāng)于微機(jī)的助記符程序，是面向機(jī)器的(即不同廠家的可編程序控制器，助記符指令形式不同)，用簡(jiǎn)易編程器時(shí)，應(yīng)將梯形圖轉(zhuǎn)化成助記符程序，才能將其輸入到可編程 序控制器中。(5)編制程序 即檢查程序中每條語(yǔ)法錯(cuò)誤，若有則修改。這項(xiàng)工作在編程器上進(jìn)行。(6)調(diào)試程序 即檢查程序是否能正確完成邏輯要求，不合要求，可以在編程器上修改。程序設(shè)計(jì)(包括畫梯形圖、助記符程序、編輯、甚至調(diào)試)也可在別的工具上進(jìn)行。如IBMPC機(jī)，只要 這個(gè)機(jī)器配有相應(yīng)的軟件。(7)保存程序調(diào)試通過(guò)的程序，可以固化在EPROM中或保存在磁盤上備用。 機(jī)械手可編程序控制器控制方案 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 控制對(duì)象為圓柱座標(biāo)氣動(dòng)機(jī)械手。它的手臂具有三個(gè)自由度，即水平方向的伸、縮。豎直方向的上、下。繞豎直軸的順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)及逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。另外，其末端執(zhí)行裝置— 機(jī)械手，還可完成抓、放功能。以上各動(dòng)作均采用氣動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，即用五個(gè)二位五 通電磁閥(每個(gè)閥有兩個(gè)線圈，對(duì)應(yīng)兩個(gè)相反動(dòng)作)分別控制五個(gè)氣缸，使機(jī)械手完成伸、 縮、上、下、旋轉(zhuǎn)及機(jī)械手抓放動(dòng)作。其中旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用一組齒輪齒條，使氣缸的直線運(yùn) 動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這樣，可用PLC的8個(gè)輸出端與電磁閥的8個(gè)線圈相連，通過(guò)編程，使 電磁閥各線圈按一定序列激勵(lì)， 械手的動(dòng)作，不需改變接線，只需將程序中動(dòng)作代碼及順序稍加修改即可。另外，除抓 放外，其余六個(gè)動(dòng)作末端均放置一限位開(kāi)關(guān)，以檢測(cè)動(dòng)作是否到位，如果某動(dòng)作沒(méi)有到 位，則出錯(cuò)指示燈亮。 工業(yè)機(jī)械手的工作流程 此機(jī)械手用于自動(dòng)輸送線的上下料。 當(dāng)按下機(jī)械手啟動(dòng)按鈕之后，機(jī)械手有如下動(dòng)作:先右轉(zhuǎn)至右限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作(1DT通電) 174。 下降至下限位開(kāi)關(guān)(5DT通電) 174。 手腕逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90 o (7DT通電) 174。 手臂伸長(zhǎng)至限位開(kāi)關(guān)(3DT通電) 174。 檢查有無(wú)物品，若有物品，手爪 抓緊(9DT通電) 174。 手臂收縮至限位開(kāi)關(guān)(4DT通電) 174。 上升至上限位開(kāi)關(guān)(6DT通電) 174。 左轉(zhuǎn)至左限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作(2DT通電) 174。 手腕順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)900 (8DT通電) 174。 手臂伸長(zhǎng)至最長(zhǎng)(3DT通電) 174。 手爪松開(kāi)(IODT通電) 174。 延時(shí) 174。 手臂收縮最短(4DT通電)。至此，一個(gè)工作 循環(huán)完畢。 機(jī)械手工作時(shí)序圖如附圖所示4, 1/0分配根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)的數(shù)目，選用OMRON C28P型PC，它有16個(gè)輸入點(diǎn)， 標(biāo)號(hào)為00000015。 12個(gè)輸出點(diǎn)，標(biāo)號(hào)為05000511.梯形圖設(shè)計(jì)(如附圖所示)根據(jù)機(jī)械手的邏輯時(shí)序圖及1/0分配，畫出控制梯形圖，如附圖所示。由梯形圖可以看出: (1)手臂左轉(zhuǎn)的條件:左轉(zhuǎn)不到位(0003為OFF)，收縮到位(0006為ON),上升到位(0007為ON)， 手腕逆轉(zhuǎn)到位(0009為ON)，手爪抓緊(0002為ON),無(wú)右轉(zhuǎn)命令(0501為OFF). (2)手臂右轉(zhuǎn)的條件:右轉(zhuǎn)不到位(0004為OFF)，上升到位(0007為ON),收縮到位(0006為ON)， 手腕順轉(zhuǎn)到位(0010為ON)，手爪放松(0002為OFF),無(wú)左轉(zhuǎn)命令(0500為OFF). (3)手臂伸長(zhǎng)的條件:伸長(zhǎng)不到位(0005為OFF)，無(wú)收縮命令(0503為OFF)，并且滿足下列條件 之一:1)右轉(zhuǎn)到位(0004為ON)，下降到位(0008為ON)，手腕逆轉(zhuǎn)到位(0009為ON)，手爪放松 (0002為OFF)。 2)左轉(zhuǎn)到位(0003為ON)，上升到位(0007為ON)，手腕順轉(zhuǎn)到位(0010為ON)， 手爪抓緊(0002為ON). (4)手臂收縮的條件:收縮不到位(0006為OFF)，無(wú)伸長(zhǎng)命令(0502為OFF)，并且滿足下列條件 之一:1)右轉(zhuǎn)到位(0004為ON)，下降到位(0008為ON)，手腕逆轉(zhuǎn)到位(0009為ON)，手爪抓緊 (0002為ON)。 2)左轉(zhuǎn)到位(0003為ON)，上升到位(0007為ON)，手爪抓緊(0002為ON)，手腕順 轉(zhuǎn)到位(0010為ON). (5)手臂上升的條件:上升不到位(0007為OFF)，無(wú)下降命令(0505為OFF)，收縮到位(0006為 ON)，手腕逆轉(zhuǎn)到位(0009為ON)，手爪抓緊(0002為ON)，右轉(zhuǎn)到位(0004為ON).}(6)手臂下降的條件:下降不到位(0008為OFF)，無(wú)上升命令(0504為OFF)，右轉(zhuǎn)到位(0004為ON)，收縮到位(0006為ON)，手腕順轉(zhuǎn)到位(0010為ON)，手爪放松(0002為OFF). (7)手腕逆轉(zhuǎn)的條件:逆轉(zhuǎn)不到位(0009為OFF)，無(wú)順轉(zhuǎn)命令(0507為OFF)，右轉(zhuǎn)到位(0004為 ON)，收縮到位(0006為ON)，下降到位(0008為ON),手爪放松(0002為OFF). (8)手腕順轉(zhuǎn)的條件:順轉(zhuǎn)不到位(0010為OFF)，無(wú)逆轉(zhuǎn)命令(0506為OFF)，左轉(zhuǎn)到位(0003為 ON)，收縮到位(0006為ON)，上升到位(0007為ON),手爪抓緊(0002為ON). (9)手爪抓緊的條件:手爪未抓到物品(0002為OFF)，無(wú)放松命令(0509為OFF)，并且滿足下列 條件之一:1)右轉(zhuǎn)到位(0004為ON)，伸長(zhǎng)到位(0005為ON)，下降到位(0008為ON)，手腕逆轉(zhuǎn) 到位(0009為ON)，檢測(cè)到有物品(0011為ON), 2)左轉(zhuǎn)到位(0003為ON)，伸長(zhǎng)到位(0005為ON)， 上升到位(0007為ON)，手腕順轉(zhuǎn)到位(0010為ON) (9)手爪放松的條件:手爪抓緊(0002為ON)，無(wú)抓緊命令(0508為OFF),并且滿足下列條件一:1) 左轉(zhuǎn)到位(0003為ON)，伸長(zhǎng)到位(0005為ON),上升到位(0007為ON)，手腕順轉(zhuǎn)到位(0010為ON).2)左轉(zhuǎn)到位(0003為ON),上升到位(0007為ON)，手腕順轉(zhuǎn)到位(0010為ON)，收縮到位(0006為ON).另外，當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，手臂停止動(dòng)作，即手臂停止在不定的位置。機(jī)械手控制程序第八章 結(jié)論本次設(shè)計(jì)的是氣動(dòng)通用機(jī)械手，相對(duì)于專用機(jī)械手，通用機(jī)械手的自由 度可變，控制程序可調(diào)，因此適用面更廣。采用氣壓傳動(dòng)，動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，能實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。 工作環(huán)境適應(yīng)性好，不會(huì)因環(huán)境變化影響傳動(dòng)及控制性能。阻力損失和泄漏較小， 不會(huì)污染環(huán)境。同時(shí)成本低廉。通過(guò)對(duì)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖的參數(shù)化繪制，大大提高了繪圖速度， 節(jié)省了大量時(shí)間和避免了不必要的重復(fù)勞動(dòng)，同時(shí)做到了圖紙的統(tǒng)一規(guī)范。機(jī)械手采用PLC控制，具有可靠性高、改變程序靈活等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論是進(jìn)行時(shí)間控制還是行程控制或混合控制，都可通過(guò)設(shè)定PLC程序來(lái)實(shí)現(xiàn)?？梢愿鶕?jù) 機(jī)械手的動(dòng)作順序修改程序，使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)。致 謝本文是在我尊敬的導(dǎo)師俞國(guó)燕教授悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和精益求精 的工作作風(fēng)使我受益匪淺。在此，我首先向?qū)煴硎菊\(chéng)摯的感謝，并致以崇高的敬意!在課 題的研究和開(kāi)發(fā)階段，得到了工程學(xué)院老師的大力支持和幫助，在此一并向他們表示衷心的 感謝。在日常生活和學(xué)習(xí)中，工程學(xué)院的各位老師，俞國(guó)燕教授，以及全體同學(xué)給與我大力 支持和幫助，在此我向他們以及多年來(lái)為我的成長(zhǎng)付出辛勤勞動(dòng)的老師和同學(xué)們表示衷心的 感謝。感謝父母 、家人，感謝所有關(guān)心我的朋友和老師，感謝廣東海洋大學(xué)的學(xué)習(xí)環(huán)境。謝 剛2006年5月30日參考文獻(xiàn)： [1】:北京理工大學(xué)出版社，1988 [2】，2001, 4[3】金茂青，曲忠萍， ， 2001, 2 [4】(氣動(dòng)機(jī)械手)，1999, 5 [5】嚴(yán)學(xué)高，:東南大學(xué)出版社，1992 [6】:機(jī)械工業(yè)出版社，1986 [7】黃錫愷，:人民教育出版社，1981 [8】:化學(xué)工業(yè)出版社 [9】:機(jī)械工業(yè)出版社，1987 [10】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1995 [11】:機(jī)械工業(yè)出版社，1990,