【導(dǎo)讀】的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價及建議成績；機械手臂常被稱作工業(yè)機器人，是工廠現(xiàn)代化的重要設(shè)備之一。它涉及到產(chǎn)品生產(chǎn)，加工和輸送的全過程。它的可靠、安全、經(jīng)濟運行，直接關(guān)系到工廠的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟。具有很高的價值和現(xiàn)實意義。坐標(biāo)系為基礎(chǔ)，用PLC進行控制，用組態(tài)王軟件進行監(jiān)控，實現(xiàn)螺絲組合和搬運的工作。機械手臂分為自動化、手動和檢測三種工作方式，可以方便進行切換和組合。了人工上螺絲效率低，標(biāo)準(zhǔn)化程度低等問題，提高了工廠的自動化和標(biāo)準(zhǔn)化水平。

　　

【正文】 功能 PLC輸入繼電器 功能 PLC輸出繼電器 啟動按鈕 步進電動機正轉(zhuǎn) 停止按鈕 步進電動機反轉(zhuǎn) 左限位 1 電動機 1正轉(zhuǎn) 右限位 1 電動機 1反轉(zhuǎn) 上限位 2 電動機 2正轉(zhuǎn) 下限位 2 電動機 2反轉(zhuǎn) 前限位 3 電動機 3正轉(zhuǎn) 后限位 3 電動機 3反轉(zhuǎn) 電磁閥動作 步進電動機脈沖發(fā)生器 表 PLC的模擬量 I/O配置 功能 PLC輸入繼電器 壓力傳感 器 IW288 扭矩傳感器 IW290 步進電動機選型 因為 步進電動機能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制，在底盤的控制中我選用步進電動機做控制 。 步進電動機采用 86 系列兩相混合式步進電動機 。 電機驅(qū)動器采用 北京張前蘇電子科技有限公司 ST4HB05XA 驅(qū)動器 電源采用 24DCV， step 因為需要 5V 的脈沖信號，所以由設(shè)置 CPU 的 clock memory 產(chǎn)生脈沖信號控制一個開關(guān) M100，本例中采用 。 外接一個 5V 的穩(wěn)壓 電源與輸入端相連接即可 。 CPU 的設(shè)置表如下： 表 期和頻率 位 7 6 5 4 3 2 1 0 周期 /s 2 1 頻率 /HZ 1 2 5 10 DIR 由數(shù)字量 Q 給出，開關(guān) 12345678 均處于開的狀態(tài)，自動開關(guān) 5 處于 ON 狀態(tài) 。 一圈是 200 步，所以 90176。是 50 步 。 就是發(fā)出 50 個脈沖，就可以了 。 中國礦業(yè)大 學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 17 頁 表 技術(shù)參數(shù) 型號 ST4HB05XA 相數(shù) 二相 工作電壓 AC18V50V 或 DC 24V80V供電 驅(qū)動 電流 驅(qū)動方式 全橋雙極性恒相流驅(qū)動 電流設(shè)置 （ ,,） 細(xì)分設(shè)置 （ 1， 2， 4， 8， 16， 32， 64， 128， ， 5， 10， 20， 25， 40， 50， 100）細(xì)分 適配電機 相電流不高于 冷卻方式 風(fēng)扇（安裝在通風(fēng)良好的場合） 環(huán)境溫度 10℃ 50℃ 尺寸 /重量 144179。52179。108 毫米 /500克 輸入信號端子 STEP 脈沖信號，內(nèi)部光耦導(dǎo)通時觸發(fā)，光耦電流 ，低電平應(yīng)大于 4μs. 注：輸入信號為 5V 時，可以與驅(qū)動器直接連接， 12v,24v信號輸入時，輸入端各串聯(lián)一只 1K,2K電阻 。 DIR 方向信號，電平高低變化控制電機正 /反轉(zhuǎn)運行 。 為了可靠響應(yīng)方向信號，應(yīng)優(yōu)先于脈沖信號至少 10μs 建立，避免驅(qū)動器對脈沖的錯誤響應(yīng) 。 FREE 脫機信號，內(nèi)部光耦導(dǎo)通時，驅(qū)動器切斷步進電機電流，使電機軸處于可自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài) 。 當(dāng)無須此功能時， FREE端可以懸空不接 。 細(xì)分設(shè)置 開關(guān)位置： 1， 2， 3， 4 1 2 3 4 細(xì)分值 分辨率 1 2 3 4 細(xì)分值 分辨率 ON ON ON ON 整步 200步 /圈 OFF OFF OFF ON 500步 /圈 ON ON ON OFF 2 400步 /圈 OFF ON ON OFF 5 1000步 /圈 ON ON OFF ON 4 800步 /圈 OFF ON OFF ON 10 2021步 /圈 ON ON OFF OFF 8 1600步 /圈 OFF ON OFF OFF 20 4000步 /圈 ON OFF ON ON 16 3200步 /圈 OFF OFF ON ON 25 5000步 /圈 ON OFF ON OFF 32 6400步 /圈 OFF OFF ON OFF 40 8000步 /圈 ON OFF OFF ON 64 12800步 /圈 OFF OFF OFF ON 50 10000步 /圈 ON OFF OFF OFF 128 25600步 /圈 OFF OFF OFF OFF 100 20210步 /圈 電流設(shè)置 開關(guān)位置： 6， 7， 8 6 7 8 相電流 6 7 8 相電流 ON ON ON OFF ON ON ON ON OFF OFF ON OFF ON OFF ON OFF OFF ON ON OFF OFF OFF OFF OFF 中國礦業(yè)大 學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁 自動半流設(shè)置 開關(guān)位置： 5 ON 全流（驅(qū)動器始終按設(shè)置的電 流供給電機） OFF 半流（當(dāng)無脈沖信號輸入 2秒鐘后，驅(qū)動器自動半流輸出，減少電機發(fā)熱） 供電電源 ST4HB05XA 此款驅(qū)動器可以兩種電源輸入 。 如果采用直流電源輸入，電源電壓在 DC 24V80V之間任選，直流電源的正極接任一 AC,負(fù)端接 GND。 建議直接采用交流電壓輸入，變壓器穩(wěn)定性比開關(guān)電源高，價格便宜 ,體積小 。 錯相保護 兩相步進電機與驅(qū)動器連接時容易交叉接錯而損壞驅(qū)動器 。 ST4HB05XA 這款驅(qū)動器設(shè)計了錯相保護功能，用戶在接錯線的情況下，驅(qū)動器不會損壞，此時電機運行不正常 。 應(yīng)檢查電機接線是否正常，及時更正 。 如果不能確定電機相線，最好用萬用表測一下 。 如不能確定，請聯(lián)系我們 。 直流電機選型 直流電動機具有控制精度高，操作簡單等優(yōu)點，在機械手臂的運行方面，本文采用北京華達(dá)和利科技有限公司的產(chǎn)品，型號： J60LYX01 技術(shù)參數(shù)： 表 直流電動機技術(shù)數(shù)據(jù) 中國礦業(yè)大 學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 19 頁 本文中需要 3 臺直流電動機 。 壓力傳感器 本例采用兩線制模擬量輸入 420mA 供給電源 24DCV（無需另加電源設(shè)計） 佛山市順德區(qū)昊勝科技有限公司 表 小巧型低價格壓力傳感器 /變送器 小巧型低價格壓力傳感器 /變送器采用不銹鋼整體構(gòu)件，進口陶瓷芯體，具有靈敏度高、性能穩(wěn)定、良好的抗沖擊能力 。 316不銹鋼全封焊接，結(jié)構(gòu)小巧、緊湊，有良好的防 潮能力和優(yōu)異的介質(zhì)兼容性 。 測量介質(zhì)：弱腐蝕性的液體；弱腐蝕性的氣體 。 廣泛用于工業(yè)設(shè)備、水利、化工、醫(yī)療、電力、空調(diào)、金剛石壓機、冶金、車輛制動、樓宇供水等壓力測量與控制 。 此類傳感器通常也稱為：油壓傳感器，油壓變送器，液壓傳感器，液壓變送器，風(fēng)壓傳感器，風(fēng)壓變送器，氣壓傳感器，氣壓變送器，應(yīng)變式壓力傳感器，應(yīng)變式壓力變送器，壓阻式壓力傳感器，壓阻式壓力變送器，正負(fù)壓力傳感器 ,正負(fù)壓力變送器，管道壓力傳感器 ,管道壓力變送器等 。 量 程： 0～ ～ 50(MPa) 綜合 精度： %FS、 %FS 輸出信號： 模擬量 4～ 20mA(二線制 )、 0~4V,~,0～ 5V、 1～ 5V、 0～ 10V(三線制 ) 數(shù)字量輸出： RS485(modbus 協(xié)議 ) 供電電壓： 24DCV(12～ 36DCV) 介質(zhì)溫度： 20～ 85～ 150℃~500 ℃ 環(huán)境溫度： 常溫 (20～ 85℃) 零點溫漂移： ≤177。%FS℃ 量程溫度漂移： ≤177。%FS℃ 補償溫度： 0~70℃ 安全過載： 150%FS 極限過載： 200%FS 響應(yīng)時間： 10 mS(上升到 90%FS) 負(fù)載電阻： 電流輸出型：最大 800Ω ；電壓輸出型：大于 50KΩ 絕緣電阻： 大于 2021MΩ (100VDC) 密封等級： IP65 長期穩(wěn)定性能： %FS/年 振動影響： 在機械振動頻率 20Hz～ 1000Hz內(nèi)，輸出變化小于 %FS 電氣接口 (信號接口 )： 緊線螺母 +四芯屏蔽線 機械連接 (螺紋接口 )： M14179。 、 M20179。 、 M22179。 等，其它螺紋可依據(jù)客戶要求設(shè)計 外形尺寸： M20179。Φ26179。60 扭矩傳感器 扭矩傳感器是一種精確測量 各種扭矩、轉(zhuǎn)速和各種機械功率的測量器件 。 中國礦業(yè)大 學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 20 頁 廣泛，主要用于： 電動機 。 發(fā)動機、內(nèi)燃機等旋轉(zhuǎn)動力設(shè)備輸出扭矩及功率的檢測； 風(fēng)機、水泵、齒輪箱、扭力扳手的扭矩及功率的檢測； 鐵路機車、汽車、拖拉機、飛機、船舶、礦山機械中的扭矩及功率的檢測； 可用于污水處理系統(tǒng)中的扭矩及功率的檢測； 可用于制造粘度計； 可用于過程工業(yè)和流程工業(yè)中 。 北京昆瑞測控技術(shù)有限公司的 KR814型動態(tài)扭矩傳感器 扭矩傳感器具有單電源 24DCV供電，且具有 4— 20mA 標(biāo)準(zhǔn)模擬信號輸出，很 好的適應(yīng)了控制要求，本文將采用之，也是采用兩線制 。 主要功能及性能指標(biāo)： 表 扭矩示值誤差： ＜ 177。 % F 178。 S 靈敏度： 1177。 mv / V 非線性： ＜ 177。 % F178。 S 重復(fù)性： ＜ 177。% F 178。 S 回差： ＜ % F178。 S 零飄（ 24小時）： ＜ % F178。 S 零點溫飄： ＜ % F178。 S /10℃ 輸出阻抗： 1KΩ 177。3Ω 絕緣阻抗： 500MΩ 靜態(tài)超載： 120 % 斷裂負(fù)載： 200 % 使用溫度： 0 ～ 60℃ 儲存溫度： － 20 ～ 70℃ 電源電壓： +15V177。5%, 15V177。5% 總消耗電流： ＜ 130mA 頻率信號輸出： 5KHz— 15KHz 負(fù)額定扭矩： 5KHz177。10Hz 零扭矩： 10KHz177。10Hz 正額定扭矩： 15KHz177。10Hz 表 扭矩示值誤差： ＜ 177。 % F 178。 S 靈敏度： 1177。 mv / V 非線性： ＜ 177。 % F178。 S 重復(fù)性： ＜ 177。% F 178。 S 回差： ＜ % F178。 S 零飄（ 24小時）： ＜ % F178。 S 零點溫飄： ＜ % F178。 S /10℃ 輸出阻抗： 1KΩ 177。3Ω 絕緣阻抗： 500MΩ 靜態(tài)超載： 120 % 斷裂負(fù)載： 200 % 使用溫度： 0 ～ 60℃ 儲存溫度： － 20 ～ 70℃ 電源電壓： +15V177。5%, 15V177。5% 總消耗電流： ＜ 130mA 頻率信號輸出： 5KHz— 15KHz 負(fù)額定扭矩： 5KHz177。10Hz 零扭矩： 10KHz177。10Hz 正額定扭矩： 15KHz177。10Hz 信號占空比： （ 50177。10 ） % 中國礦業(yè)大 學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 21 頁 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 控制流程圖 機械手工作流程圖如下圖所示 。 把可編程序控制器主機上的開關(guān)放在 RUN 位置，如果機械手不在初始位置，首先回到初始位置；首先電動機動作，橫軸延伸，橫軸延伸到位，限位開關(guān)動作，然后電磁閥動作機械手張開，延時一段時間，機械手臂豎直下降，限位開關(guān)動作，電磁閥動作手閉合，加緊螺母，當(dāng)壓力達(dá)到，壓力傳感器動作，橫軸收縮的同時，豎軸上升，底盤旋轉(zhuǎn)；當(dāng)橫軸豎軸達(dá)到限位開關(guān)底盤已經(jīng)旋轉(zhuǎn)了 90176。時，橫軸延伸限位，豎軸下降直到接近開關(guān)動作，手加緊旋轉(zhuǎn)，檢 測扭矩傳感器是否動作，如果不動作，接著轉(zhuǎn)，當(dāng)動作時，電動機提起工件放在 C 位置，然后返回初始位置，等待命令是否連續(xù)進行；由開關(guān) K 的開通與斷開決定是否連續(xù)運轉(zhuǎn) 。 初 始 位 置橫 軸 延 伸手 旋 轉(zhuǎn)電 磁 閥 動 作 手 展 開豎 直 下 降加 緊 螺 母橫 軸 伸 縮 豎 直 上 升 底 座 旋 轉(zhuǎn)橫 軸 延 伸豎 軸 下 降手 加 緊 旋 轉(zhuǎn)扭 矩 傳 感 器提 起 工 件 放 在 C 位 置手 展 開左 旋 轉(zhuǎn)限 位限 位 導(dǎo) 通延 時 導(dǎo) 通限 位壓 力 達(dá) 到橫 軸 豎 軸 達(dá) 到 限 位 開 關(guān) z 軸 旋 轉(zhuǎn) 9 0 度接 近 開 關(guān) 動 作Y右 限 位 N延 時 時 間 到左 限 位 圖 機械手控制流程圖 中國礦業(yè)大 學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第