【正文】 測動作是否到位，常用的位置檢測裝置是行程開關(guān)。行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器，用于控制機械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。在實際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機械運動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動式、滾輪式、微動式和組合式。 本設(shè)計中采用直線接觸式行程開關(guān)檢測機械手動作是否到位，當(dāng)運動到指定位置時，碰到行程開關(guān)，終結(jié)上一個動作，準(zhǔn)備執(zhí)行下一個動作。 滑覺傳感器 機械手吸取物體時按吸力的大小可分為硬吸取和軟吸取。硬吸取是吸盤用最大的吸力吸取物體，以保證可靠性；軟吸取方式是吸盤使吸力保持在能穩(wěn)固吸取物體的最小值，以避免損傷物件。軟吸取時吸力不夠時被吸物體會產(chǎn)生滑動，滑覺傳感器就是為了檢測滑動而設(shè)計的，可以檢測垂直于吸物方向物體的位移、由重力引起的變形，以達(dá)到修正吸力，防止吸取物的滑動。滑動傳感器主要用于檢測物體接觸面直接的相對運動的大小和方向，判斷是否吸住物體以及應(yīng)用多大的吸力等。 機械手視覺的作用就是最大程度模仿人的眼睛 ，能夠?qū)Σ煌奈矬w進(jìn)行識別，本機械手采用顏色傳感器，根據(jù)不同物料有不同的顏色，可以針對一種顏色的物料進(jìn)行揀出。 目前，用于顏色識別的傳感器有兩種基本類型：（ 1）色標(biāo)傳感器，它使用一 18 個白熾燈光源或單色 LED 光源；（ 2） RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳感器，它檢測物體的對三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。這類裝置許多是溫反射型、光束型、光纖型的，封裝在各種金屬和聚碳酸脂外殼中。典型的輸出有： NPN 和 PNP、繼電器和模擬輸出。 顏色傳感器的類型比較 : (1)光到光電流轉(zhuǎn)換器 光到光電流轉(zhuǎn)換器 由光電二極管或具有色彩濾波器的光電二極管組成，將光轉(zhuǎn)換成光電流?？梢允褂猛獠侩娐?，將光電流轉(zhuǎn)換成一定比例的電壓輸出，然后可以通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，輸送到微控制器中。 優(yōu)點： 設(shè)計靈活?？梢葬槍Ω鱾€應(yīng)用訂制放大器的增益和帶寬及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的速度和分辨率。 缺點： 增加了組裝成本，提高了設(shè)計復(fù)雜程度，光到光電流轉(zhuǎn)換器適合要求響應(yīng)時間短、定制增益和速度調(diào)節(jié)及在光線變化條件下工作的應(yīng)用。 (2)光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器 光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器由搭配色彩濾波器的光電二極管陣列組成，并整合一個跨阻 抗放大器。要求使用外部電路，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出，然后才能輸送到數(shù)字信號處理器。 優(yōu)點：簡化外設(shè)電路設(shè)計，改善空間利用效率，降低組裝成本。 缺點：響應(yīng)時間預(yù)先由內(nèi)置電流到電壓轉(zhuǎn)換器確定，如跨阻抗放大器，要求額外的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將電壓輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器適合要求設(shè)計周期較短、產(chǎn)品開發(fā)周期更快、光線條件和空間利用率設(shè)計精良的應(yīng)用。 (3)光到數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器 光到數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器由搭配 RGB 濾波器的光電二極管陣列、模似數(shù)字轉(zhuǎn)換器及用于通信和靈敏度控制的數(shù)字核心組成。輸出允許直接接口微控制 器或其它邏輯控制通路，如 2 線串行接口，以進(jìn)一步處理信號，而不需額外的器件。 優(yōu)點： 提供抗噪聲干擾能力，簡化外圍電路設(shè)計，改善空間利用率，降低組裝成本 。 缺點： 只通過 2 線串行接口模塊提供到微控制器或 PC 的直接接口，響應(yīng)時間由內(nèi)置模擬電路和數(shù)字電路預(yù)先確定，預(yù)先確定模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率，光到數(shù)字轉(zhuǎn)換器適合要求抗噪聲能力、縮短設(shè)計周期、加快產(chǎn)品開發(fā)周期及光線條件和空間利用率設(shè)計精良的應(yīng)用 [13]。 傳感器選擇 綜合其各種情況，在本設(shè)計，選擇 RGB 顏色傳感器著為識別物料顏色的裝置，繼電器輸出方式，便 于 PLC 控制系統(tǒng)的簡單化，控制系統(tǒng)更容易實現(xiàn) [14]。 19 總結(jié) 械手的出現(xiàn)延伸和擴大了人的手足和大腦功能，它可替代人從事危險、有害、有毒、低溫和高熱等惡劣環(huán)境中的工作；代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動，提高勞動生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和 PLC 在工業(yè)生產(chǎn)過程中的廣泛應(yīng)用，機械手技術(shù)方面的研究不斷得到創(chuàng)新，促使成果不斷涌現(xiàn)。 本論文的設(shè)計主要取得了以下成果： (1)對物料分揀機械手的結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動裝置、控制系統(tǒng)等各組成部分進(jìn)行了較為全面的分析，最后得出其總體設(shè)計方案。 (2)氣動驅(qū)動系統(tǒng)是強的非線性系統(tǒng)，其根本 原因是空氣具有可壓縮性，使得系統(tǒng)中存在流量飽和效應(yīng)，非線性摩擦力等因素，實現(xiàn)氣缸的精度定位非常困難。因此在其應(yīng)用中，要對各參數(shù)進(jìn)行調(diào)定，以達(dá)到比較理想狀態(tài)。 (3)機械手的控制系統(tǒng)采用了技術(shù)性、可靠性非常高的 PLC 進(jìn)行控制。這使得機械設(shè)備更加靈活，動作準(zhǔn)確，易于維護(hù)，勞動生產(chǎn)率大大得到了提高。各種操作方式自由切換，滿足了各種生產(chǎn)要求。 本課題在完成了機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，對物料分揀機械手的驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計。由于時間的限制以及機械手的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，有些問題需要進(jìn)一步的研究： (1) 對機械手各部分連接方式的改進(jìn) 。 本機械手結(jié)構(gòu)具有模塊式的特點，但由于考慮節(jié)約成本等因素，采用標(biāo)準(zhǔn)的單活塞桿雙作用氣缸，加導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)。各部分不能實現(xiàn)任意方式拼裝，通過各種過渡連接件，使各個部分可以自由拼裝。 (2) 氣動驅(qū)動改進(jìn) 在氣動驅(qū)動系統(tǒng)方面存在一個固有的弱點，僅采用古典的反饋控制很難得到高精度位置和力等的控制。所以，在氣動驅(qū)動系統(tǒng)的控制方法上，廣泛地引入現(xiàn)代控制理論和智慧控制等方法是其特征之一。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一大規(guī)模并行分布處理非線性動力學(xué)系統(tǒng)，適用于強非線性的氣動機械手的控制。 雖然還有很多尚未解決的問題有待于繼續(xù)研究，但相信 PLC控 制的物料分揀機械手的研究是非常有新意、有意義的，有著廣泛的應(yīng)用前景。 20 參考文獻(xiàn) [1]丁保華 ,徐軍， PLC在物料分揀機械手控制中的應(yīng)用，煤礦機械， 28期， 2020,192193 [2]鐘肇新 ,范建東 ， 可編程控制器原理及應(yīng)用 ， 華南理工大學(xué)出版社 , 2020,3540 [3]萬理想 ,丁保華 ,徐軍 ,滕孝來 ,胡明 ,PLC 在物料分揀機械手控制中的應(yīng)用 ,徐州 :中國礦業(yè)大學(xué) ,2020 [4]張建民 ， 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 ， 北京： 高等教育 出版社 .， ,169183 [5]范金玲 ， 基于 PLC的氣動機械手控制系統(tǒng)設(shè)計 ， 液壓與氣動 ,7期， 2020,65, [6]陸祥生，楊秀蓮，機械手理論及應(yīng) 用，北京：北京鐵道出版社， 1985,4063 [7]左健民， 液壓與氣壓傳動 ，北京 ： 機械工業(yè)出版社 ， ,47106 [8]陸祥生，楊秀蓮 .機械手理論及應(yīng)用 ,北京：北京鐵道出版社， 1985,4063 [9]宋建武，趙冬梅 .液壓與氣動元件操作訓(xùn)練 ,北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020,249261 [10]朱梅，朱光力 .液壓與氣動技術(shù) ,西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2020,177201 [11]楊文生，沈兆奎，王寶中，等 .液壓與氣壓傳動 ,北京：電子工業(yè)出版社， 2020,244264 [12]常曉 玲 ,電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器 ,北京：機械工業(yè)出版社， 2020,170226 [13]黃長藝，機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)，北京：機械工業(yè)出版社， ,68124 [14]金發(fā)慶， 傳感器技術(shù)與應(yīng)用， 北京 : 機械工業(yè)出版社 , ,281290 [15]章文浩 ,可編程控制器原理及實驗 ,北京：國防工業(yè)出版社， 2020,56～ 90. 21 附 件 22 23 24 物料分揀系統(tǒng)流程圖 開始有無材料 自動循環(huán)周期開始是否歸位 周期是否結(jié)束帶傳動運行氣缸動作傳送帶停止運行氣缸動作是否復(fù)位進(jìn)入自動傳送周期傳送帶停止運行傳送帶運行SA 是否檢測到材料SC 是否檢測到材料氣缸 2 動作 氣缸動作是否復(fù)位氣缸動作是否復(fù)位SB 是否檢測到材料 氣缸動作是否復(fù)位氣缸 3 動作氣缸 4 動作無有是否是否是否是是是否否否否否