【導(dǎo)讀】手的系統(tǒng)工作原理，機(jī)械手各個(gè)部件的整體尺寸設(shè)計(jì)，氣動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)，PLC控制的特點(diǎn)。文對(duì)機(jī)械手進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，確定了機(jī)械手的坐標(biāo)形式和自由度，確定了機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)。的驅(qū)動(dòng)力矩和回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動(dòng)力矩。繪制了機(jī)械手氣壓系統(tǒng)工作原理圖，大大提高了繪圖效率和圖紙質(zhì)量。制方案，畫(huà)出了機(jī)械手的工作時(shí)序圖，并繪制了可編程序控制器的控制程序。手臂回轉(zhuǎn)部分尺寸設(shè)計(jì)與校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23. 可編程序控制器的選擇及工作過(guò)程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26. 可編程序控制器的使用步驟．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

　　

【正文】 式 便于對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和檢修，設(shè)置手動(dòng)工作方式。用按鈕對(duì)機(jī)械手每一動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行控制。 （ 2）單動(dòng) 工作方式 從原點(diǎn)開(kāi)始，按照自動(dòng)工作循環(huán)的步序，每按下一次起動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步的工作后，自動(dòng)停止。 （ 3）自動(dòng) 工作方式 按下起動(dòng)按鈕，機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始，按工序自動(dòng)反復(fù)連續(xù)工作，直到按下停止按鈕，機(jī)械手在完成最后一個(gè)周期的動(dòng)作后，返回原點(diǎn)自動(dòng)停機(jī)。 氣動(dòng)機(jī)械手的 工作流程 （如圖 71所示） 氣動(dòng)機(jī)械手的工作流程如下： （ 1） 當(dāng)按下機(jī)械手啟動(dòng)按鈕之后，首先立柱右轉(zhuǎn)電磁閥通電，機(jī)械手右轉(zhuǎn)，至右限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 （ 2） 立柱上升電磁閥通電，立柱上升，至上限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 （ 3） 手臂伸長(zhǎng)電磁閥通電，手臂開(kāi)始伸長(zhǎng)，至限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 （ 4） 手腕逆時(shí)針轉(zhuǎn)電磁閥通電，手腕逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，至逆時(shí)針轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 （ 5） 立柱下降電磁閥 通電，立柱下降，至下限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 （ 6） 手爪抓緊電磁閥通電，手爪抓緊，至限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 （ 7） 立柱上升電磁閥通電，立柱上升，至上限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 （ 8） 手腕逆時(shí)針轉(zhuǎn)電磁閥通電，手腕逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，至逆時(shí)針轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 （ 9） 手腕收縮電磁閥通電，手腕收縮，至限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 33 （ 10） 立柱左轉(zhuǎn)電磁閥通電，機(jī)械手左轉(zhuǎn)，至左限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 （ 11） 手臂伸長(zhǎng)電磁閥通電，手臂開(kāi)始伸長(zhǎng)，至限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 （ 12） 手腕逆時(shí)針轉(zhuǎn)電磁閥通電，手腕逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，至逆時(shí)針轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 （ 13） 立柱下降電磁閥通電，立柱下降，至下限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 （ 14） 手爪松開(kāi)電磁閥通電，手爪松開(kāi)，至限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作 。 （ 15） 手腕收縮電磁閥通電，手腕收縮，至限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作。完成一次循環(huán)，然后重復(fù)以上循環(huán)動(dòng)作。 （ 16） 按下停止按鈕或停電時(shí)，機(jī)械手停止在現(xiàn)行的工步上，重新啟動(dòng)時(shí)，機(jī)械手按上一工步繼續(xù)工作。 圖 71機(jī)械手自動(dòng)控制工作流程框圖 啟動(dòng) 立柱右轉(zhuǎn) 立柱上升 手爪松開(kāi) 手腕逆時(shí)針轉(zhuǎn) 立柱下降 手爪抓緊 立柱上升 手臂伸長(zhǎng) 手腕逆時(shí)針轉(zhuǎn) 立柱下降 手臂伸長(zhǎng) 立柱左轉(zhuǎn) 手腕收縮 手腕逆時(shí)針轉(zhuǎn) 手腕收縮 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 34 I/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 71所示。 其它地址分配： 夾緊定時(shí)器 :T1,定時(shí) 5s 放松定時(shí)器 :T2，定時(shí) 5s 自動(dòng)方式標(biāo)志 : 4 、單動(dòng)方式標(biāo)志 : 手動(dòng)方式標(biāo)志 : 結(jié)束標(biāo)志 : 梯形圖設(shè)計(jì) 根據(jù)機(jī)械手的邏輯時(shí)序圖及 1/0分配，可以畫(huà)出控制梯形圖 。 控制梯形圖可分為子程序部分和主程序部分。 子程序部分包括：自動(dòng)方式控制 梯形圖 （ 72） 和 手動(dòng)方式控制 梯形圖 （ 73） 。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 35 1． 自動(dòng)控制方式梯形圖 如下 ： 網(wǎng)絡(luò) 5 ：機(jī)械手上升到位，停止上升并啟動(dòng)右移控制Q 4 . 1 I 0 . 6 I 0 . 4Q 4 . 3( R )( P )M 1 . 4( S )Q 4 . 2Q 4 . 1網(wǎng)絡(luò) 6 ：機(jī)械手右移到位，停止右移并啟動(dòng)下降控制Q 4 . 2 I 0 . 4 I 0 . 7Q 4 . 1( R )( P )M 1 . 1( S )Q 4 . 0Q 4 . 2網(wǎng)絡(luò) 7 ：機(jī)械手下降到位，停止下降并啟動(dòng)松開(kāi)控制Q 4 . 0 I 0 . 7 I 0 . 5( P )M 1 . 2( R )Q 4 . 0( R )Q 4 . 4網(wǎng)絡(luò) 1 ：?jiǎn)?dòng)機(jī)械手下降I 0 . 4 I 0 . 6 I 1 . 5 Q 4 . 1( P )M 1 . 1( S )Q 4 . 0網(wǎng)絡(luò) 2 ：機(jī)械手下降到位，停止下降并啟動(dòng)夾緊控制Q 4 . 0 I 0 . 6 I 0 . 5( P )M 1 . 2( R )Q 4 . 0( S )Q 4 . 4網(wǎng)絡(luò) 3 ：機(jī)械手夾緊并啟動(dòng)夾緊定時(shí)器，定時(shí) 5 sQ 4 . 4 I 0 . 6 I 0 . 5 Q 4 . 1( S D )T1S 5 T 5 s網(wǎng)絡(luò) 4 ：定時(shí)時(shí)間到，并且機(jī)械手沒(méi)有下降時(shí)，啟動(dòng)上升T1 I 0 . 6 I 0 . 5 Q 4 . 0( P )M 1 . 3( S )Q 4 . 1無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 36 圖 72自動(dòng)方式控制梯形圖 ： 網(wǎng)絡(luò) 8 ：機(jī)械手松開(kāi)并啟動(dòng)松開(kāi)定時(shí)器，定時(shí) 5 sQ 4 . 4 I 0 . 7 I 0 . 5 Q 4 . 1( S D )T2S 5 T 5 s網(wǎng)絡(luò) 9 ：定時(shí)時(shí)間到，并且機(jī)械手沒(méi)有下降時(shí)啟動(dòng)上升控制T2 I 0 . 7 I 0 . 5 Q 4 . 0( P )M 1 . 3( S )Q 4 . 1網(wǎng)絡(luò) 10 ：機(jī)械手上升到位，停止上升并啟動(dòng)左移控制Q 4 . 1 I 0 . 7 I 0 . 4Q 4 . 2( R )( P )M 1 . 5( S )Q 4 . 3Q 4 . 1網(wǎng)絡(luò) 11 ：機(jī)械手左移到位停止， M 0 . 1 ＝ 0 ，以阻止單動(dòng)方式下的自動(dòng)啟動(dòng)Q 4 . 3 I 0 . 4 I 0 . 6( P )M 1 . 0( R )Q 4 . 3( R )M 0 . 1網(wǎng)絡(luò) 2 ：手動(dòng)夾緊，采用置位和復(fù)位方式使夾緊后不允許松開(kāi)網(wǎng)絡(luò) 1 ：手動(dòng)下降I 1 . 0 I 0 . 5( R )Q 4 . 0I 1 . 2 I 0 . 6 I 0 . 5( P )M 1 . 2( S )Q 4 . 4網(wǎng)絡(luò) 3 ：手動(dòng)上升I 1 . 1 I 0 . 4( )Q 4 . 1無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 37 圖 73手動(dòng)控制方式梯形圖 74所示 ： 網(wǎng)絡(luò) 1 ：自動(dòng)方式啟動(dòng) M 0 . 0 ＝ 1 ，有自鎖I 0 . 0 M 0 . 1( S )M 0 . 0I 0 . 3M 0 . 0網(wǎng)絡(luò) 2 ： M 0 . 1 ＝ 1 ，單動(dòng)有效I 0 . 1( S )M 0 . 1網(wǎng)絡(luò) 3 ：?jiǎn)蝿?dòng)方式啟動(dòng) M 0 . 1 ＝ 1 ，有自鎖I 0 . 1 M 0 . 0( )M 0 . 1I 0 . 3M 0 . 1 M 0 . 3M 0 . 0網(wǎng)絡(luò) 4 ：自動(dòng)方式或單動(dòng)方式均調(diào)用子程序 F C 1 0M 0 . 0 M 0 . 1( C A L L )F C 1 0M 0 . 2M 0 . 1 M 0 . 0M 0 . 5網(wǎng)絡(luò) 5 ：手動(dòng)方式啟動(dòng) M 0 . 2 ＝ 1 ，有自鎖I 0 . 2 M 1 . 1( S )M 0 . 2I 0 . 3M 0 . 2( P )網(wǎng)絡(luò) 4 ：手動(dòng)右移I 1 . 4 I 0 . 7( )Q 4 . 2網(wǎng)絡(luò) 5 ：手動(dòng)下降I 1 . 0 I 0 . 5( )Q 4 . 2I 1 . 2 I 0 . 7 I 0 . 5( P )M 1 . 2( S )Q 4 . 4網(wǎng)絡(luò) 6 ：手動(dòng)放松網(wǎng)絡(luò) 7 ：手動(dòng)左移I 1 . 3 I 0 . 6( )Q 4 . 3無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 38 圖 74主程序梯形圖 網(wǎng)絡(luò) 6 ：手動(dòng)方式調(diào)用子程序 F C 1 1M 0 . 2 M 0 . 0( C A L L )F C 1 1M 0 . 1 M 0 . 5網(wǎng)絡(luò) 7 ：停止處理I 0 . 3( S )M 0 . 5網(wǎng)絡(luò) 8 ：錯(cuò)誤操作處理I 0 . 0 I 0 . 1( S )M 0 . 5I 0 . 0 I 0 . 2I 0 . 1 I 0 . 2無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 39 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)。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 40 致 謝 本文是在我尊敬的俞云強(qiáng)老師悉心指導(dǎo)下完成的。老師嚴(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，我首先向老師表示誠(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，得到了學(xué)校老師的大力支持和幫助，為我提供了許多有用的資料，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，學(xué)校的各位老師，以及全體同學(xué)給與我大力支持和幫助，在此我向他們表示衷心的感謝。感謝父母 、家人，感謝所有關(guān)心我的朋友和老師，感謝無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué) 院的學(xué)習(xí)環(huán)境。 孫啟亮 2020年 4日 11日 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 41 參考文獻(xiàn)： .工業(yè)機(jī)器人 .北京 :北京理工大學(xué)出版社， 1988 .機(jī)器人學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展戰(zhàn)略 .機(jī)器人技術(shù)， 2020, 4 ，曲忠萍，張桂華 .國(guó)外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展勢(shì)態(tài)分析 .機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用 ， 2020 .近代氣動(dòng)機(jī)器人 (氣動(dòng)機(jī)械手 )的發(fā)展及應(yīng)用 .液壓氣動(dòng)與密封 ， 1999, 5 ，孟正大 .機(jī)器人原理 .南京 :東南大學(xué)出版社， 1992 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1986 ，鄭文偉 .機(jī)械原理 .北京 :人民教育出版社， 1981 .機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè) .北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 .氣壓傳動(dòng)及控制 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1987 .氣壓傳動(dòng)與控制 .哈爾濱 :哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 1995 .氣壓傳動(dòng) .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1990, 5