【正文】 在我本科畢 業(yè)之際，我再一次衷心感謝所有給予我?guī)椭?的人 。 在此謹(jǐn)向 ***老師表達(dá)深深的謝意。 本論文在 ***老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成， 他為我做畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)造了優(yōu)越的實(shí)驗(yàn)條件，提供了很多的幫助 。 由于時(shí)間 和本人專業(yè)水平的限制，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)業(yè)存在不少不足之處，敬請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。在設(shè)計(jì)中遇到的困難，都在同學(xué)的討論和老師的講解之下，一一解決。 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 （二） 心得體會(huì) 四年的大學(xué)是我學(xué)到了很多東西，不僅僅是專業(yè)知識(shí)方面， 也有實(shí)際動(dòng)手及設(shè)計(jì)方面，對(duì)于我們即將踏入的工作崗位有很大的幫助。后來調(diào)整了指令順序后解決了問題。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，接近開關(guān)上的鐵塊和接受點(diǎn)必須要在一定近距離的范圍內(nèi)才能作用，手爪旋轉(zhuǎn)使得兩者距離離開了有效范圍。 之后在接線的過程中我都會(huì)記得形成回路才能使接線不產(chǎn)生錯(cuò)誤。 圖 27. 組態(tài)王監(jiān)控畫面圖組 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 六 、 小結(jié) （一） 設(shè)計(jì)和調(diào)試過程 遇到的問題及解決方法 經(jīng)過將近兩個(gè)月的時(shí)間，已基本完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。 圖 23. 動(dòng)畫鏈接設(shè)置界面 圖 24. 機(jī)械手 總 畫面 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 （二）數(shù)據(jù)變量的設(shè)置 設(shè)置數(shù)據(jù)變量之后，將它們連接到畫面中的各個(gè)部分 。良好的接地是保證 PLC 可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。 正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。這樣可以保證穩(wěn)壓特性又有助于穩(wěn)壓器工作可靠。我們正是用了隔離變壓器和交流穩(wěn)壓器來抗干擾。 （ 3）利用普通二極管恰當(dāng)?shù)拇釉?PLC 輸入回路中，防止信號(hào)干擾，使 PLC 輸 入信號(hào)大大增強(qiáng)。因此，討論 PLC 設(shè)計(jì)調(diào)試就具有十分重要的意義。 至此，機(jī)械手經(jīng)過一系列動(dòng)作完成一 個(gè)循環(huán)。 S3 S3 S40 步：手爪放松，將物件放在 C點(diǎn)后手爪 上升，再右移。 S3 S32 步：此時(shí)模擬加工已經(jīng)完成，手爪下降，再次夾緊物品。之后 Y01 Y007 置零，進(jìn)入下一步。 S25 步：抓物后上升 ，采用 PLSR 指令，上升和下降時(shí)間 600ms，中間移動(dòng) 30mm。 此時(shí)采用的 PLSY**大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 指令，為使得機(jī)械手精確地到達(dá) A點(diǎn)，即物體的上方。 Y7**大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 和 Y12 的設(shè)置使得該計(jì)數(shù)器不會(huì)影響到其他步驟。 采用底數(shù)為 20的計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)到 20計(jì)數(shù)器置零，同時(shí)停止機(jī)械手繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng) ， 這樣實(shí)現(xiàn)這該過程。 經(jīng)實(shí)際測算，旋轉(zhuǎn)碼盤上共有 36個(gè)孔，每旋轉(zhuǎn) 90176。 根據(jù)實(shí)際測算， 步 進(jìn)電機(jī)每接收 100 個(gè)脈沖，帶動(dòng)機(jī)械手移動(dòng) 1mm。圖 48中所示的指令是當(dāng)可編程序控制器 PLC的輸入點(diǎn) X10有信號(hào)時(shí)，從 Y0 輸出頻率 1000Hz 的脈沖，脈沖的數(shù)量由通用數(shù)據(jù)寄存器 D0 給出。 〕用來指定產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)， 16 位指令的脈沖數(shù)范圍是 1— 3276732 位指令的脈沖數(shù)范圍是 1— 2147483647。 與 PLSR 指令的區(qū)別在于沒有加減速功能。 〕 用來設(shè)定加減速時(shí)間（ 50— 5000ms）。 〔 S2 根據(jù)具體需要及各方案優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)比較， 本次設(shè)計(jì)采用的編程方式選用方案三。 方案二：采用以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式。 表 6. PLC 的 I/O 分配表 輸入 端口 輸出 端口 PLC 端 單元板端口 注釋 PLC 端 單元板 接口 注釋 X1 SQ2 S 軸原點(diǎn)（底盤） Y0 L 軸 CP 垂直軸脈沖信號(hào) X2 SQ1 S 軸限位（底盤） Y1 U 軸 CP 水平軸脈沖信號(hào) X3 SQ4 L軸原點(diǎn) (水平方向 ) Y2 L 軸 DIR 垂直軸方向信號(hào) X4 SQ5 L 軸限位（水平方向） Y3 U 軸 DIR 水平軸方向信號(hào) X5 SQ6 U 軸原點(diǎn)（垂直方向） Y4 S 軸 F 底盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) X6 SQ7 U 軸限位（垂直方向） Y5 S 軸 R 底盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) X10 SQ8 T 軸限位（手爪 ） Y6 B 軸 YV 氣動(dòng)夾手 X11 SQ9 T 軸原點(diǎn)（手爪 ） Y10 T 軸 F 手臂順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) X0 SQ3 旋轉(zhuǎn)碼盤脈沖輸出 Y11 T 軸 R 手臂逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) X17 SW0 啟動(dòng)暫停 Y7 旋轉(zhuǎn)編碼控制 X16 SW1 單步運(yùn)行控制 Y12 旋轉(zhuǎn)編碼控制 注： S 軸為底盤、 T 軸為手爪、 L 軸為豎軸、 U 軸為橫軸、 B 軸為電磁閥。本裝置需采用晶體管輸出型可編程控制器，可同時(shí)輸 出兩路脈沖到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行。在實(shí)驗(yàn)室實(shí)際機(jī)械手調(diào)試，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)功能。下載梯形圖程序至 PLC，調(diào)試 PLC 控制程序。選擇 PLC 機(jī)型 (FX2N 系列 )，進(jìn)行 PLC 的 I/O 分配。 （ 4） C 點(diǎn)動(dòng)作過程 S35：手爪 逆時(shí)針 旋轉(zhuǎn) 一定角度； S3 S37：機(jī)械手左移、下降到適合的位置； S38：手爪放松，將物品放下； S3 S S4 S42：機(jī)械手經(jīng)過一系列的動(dòng)作回到 A點(diǎn)物品上方。 機(jī)械手按下方動(dòng)作依次執(zhí)行 ： （ 1）機(jī)械手初始化過程 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 S20：回原點(diǎn)， 即 機(jī)械手 到達(dá)左上方，底盤轉(zhuǎn)到原點(diǎn) S21：手爪松開； S22：手爪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度； S23：機(jī)械手同時(shí)下降并右移，到達(dá)物品所在 A處上方后停止。利用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)出人機(jī)界面，進(jìn)行設(shè)備和數(shù)據(jù)對(duì)象的連接，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫連接，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的監(jiān)控。旋轉(zhuǎn)碼盤是一種將角位移轉(zhuǎn)換成脈沖值的檢測裝置，其結(jié)構(gòu)如圖 15 所示。與 PLC 之間的接線圖如下，當(dāng)傳 感器動(dòng)作時(shí)，輸出端對(duì)地接通。 圖 11. 電平轉(zhuǎn)換板原 理圖 圖 12. 直流電機(jī) **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 4． 接近開關(guān)和限位開關(guān) （ 1） 接近開關(guān) 本裝置中使用的傳感器有接近開關(guān)和開關(guān)。本模型所用輸入、輸出均為低電平有效。9， :))9’ ， 細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)定好后驅(qū)動(dòng)器須 斷電復(fù)位方可有效。例如：細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)定為 !， 驅(qū)動(dòng)步距角是 ’0amp。 相電流及細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)定： 12!34 型細(xì)分驅(qū)動(dòng)器采用撥位開關(guān)設(shè)定相電流 及細(xì) 分?jǐn)?shù)，其中 ’ 、 !、 $、 3 位用于對(duì)相電流的設(shè)定， 具體設(shè) 定如表 ’ 所示。 PLC 通過控制其輸出點(diǎn)來控制驅(qū)動(dòng)器光耦的開合，當(dāng) PLC 輸出線圈得電 時(shí)，晶體管導(dǎo)通。 PLC 控制器與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接及工作原理，如圖 9 所示。 DETENT ORQUE在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易 使大家產(chǎn)生誤解；由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒有 DETENT TORQUE。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。/ 176。/ 176。、整步工作時(shí)為 176。本模型中采用串聯(lián)型接法，其電氣接線圖如圖 6 所示： 圖 6. 步進(jìn)電機(jī)電氣接線圖 A + ( 紅 )A ( 藍(lán) )( 綠 )B +( 黑 )B **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)如下： 電機(jī)固有步距角 ， 它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。 圖 該系統(tǒng)由機(jī)械手本體、 PLC 控制單元、電源單元、接口單元，其部件的實(shí)物結(jié)構(gòu)如下圖所示 ： **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 4. 立體機(jī)械手結(jié)構(gòu)實(shí)物示意圖 機(jī)械手本體按功能分為由二軸平移機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)底盤、 旋轉(zhuǎn)手臂機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)夾手、支架、限位開關(guān)等部件組成； 按活動(dòng)關(guān)節(jié)分為 S 軸、 L 軸、 U 軸、 T 軸、 B 軸等機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如下所示： **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 5. 機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖 機(jī)械手本體的活動(dòng)范圍： （ 1）底盤的旋轉(zhuǎn)角度：大于 270176。 圖 2 組態(tài)王 軟件操作 界面 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 （四） 機(jī)械手系統(tǒng)介紹 本次畢業(yè) 設(shè)計(jì)使用的是 QSPLCJXS 機(jī)械手模型 裝置。對(duì)用戶而言 ,操作簡單易學(xué)且編程簡單 ,參數(shù)輸入與修改靈活 ,具有多次或重復(fù)仿真運(yùn)行的控制能力 ,可以實(shí)時(shí)地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線 ,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)趨勢曲線 ,這些很強(qiáng)的交互能力使其在自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)揮理想的效果。本設(shè)計(jì)通過組態(tài) 王 軟件對(duì)機(jī)械手進(jìn)行 監(jiān)控，將機(jī)械手的動(dòng)作過程進(jìn)行了動(dòng)畫顯示，使機(jī)械手的動(dòng)作過程更加形象化。 數(shù)據(jù)處理 使用情況主要分為如下幾類： **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 4. PLC 的經(jīng)濟(jì) 性 分析 綜上所述，在各種環(huán)境中，使用 PLC 控制機(jī)構(gòu)設(shè)備，生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制將越來越廣泛。 編程、調(diào)試功能。 數(shù)據(jù)采集、 存儲(chǔ)與處理功能； 體積小、重量輕和易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 同樣，可編程序控制器控制也有其不足的地方，在性價(jià)比上要高于繼電器控制和單片機(jī)控制，其開發(fā)潛力要差于單片機(jī)，并且通用性不好，不同廠家的可編程序控制器以及其附屬單元都是固定專用等等。 靈活、通用 硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個(gè)完整的 PLC 系統(tǒng)，他們是相輔相成，缺一不可的。各部分通過總線 (電源總線、控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線 )連接而成。 且要求能方便地更改工作流程，完成復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制。由于 PLC 所具有的靈活性、模塊化、易于擴(kuò)展等特點(diǎn)，可以根據(jù)現(xiàn)場要求實(shí)現(xiàn)機(jī)械 手的不同工作要求。 PLC 的下端（輸入端）為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而上端一般是面向用戶的微型計(jì)算機(jī)。 PLC 自問世以來，經(jīng)過 20 多年的發(fā)展，在美國、歐洲、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已成為重要產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前， PLC 在國際市場上已成為最受歡迎的工業(yè)控制暢銷產(chǎn)品，用 PLC 設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)已成為世界潮流。 4） LabView(虛擬儀器 ) 虛擬儀器 通過軟件功能來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)處理與分析及數(shù)據(jù)的顯示這 3部分的物理功能 ， 將計(jì)算機(jī)資源與儀器硬件、 DSP 技術(shù)相結(jié)合，在系統(tǒng)內(nèi)共享軟硬件資源。可以嵌入操作系統(tǒng)，運(yùn)用于更加復(fù)雜的操作對(duì)象。 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 二 、 機(jī)械手控制方式選擇 （ 一 ） 機(jī)械手常用控制方法 1． 控制方式的分類 1)單片機(jī) 單片機(jī)具有較高的集成度，特別是當(dāng)前比較流行的增強(qiáng)型單片機(jī)，一塊芯片上集成了 CPU、 RAM、 ROM(EEPROM 或 EPROM)、時(shí)鐘，定時(shí)器。作為機(jī)器人產(chǎn)品最早的實(shí)用機(jī)型（示教再現(xiàn)）是 1962 年美國 AMF 公司推出的 “VERSTRAN” 和 UNIMATION 公司推出的“UNIMATE” 。該專利的要點(diǎn)是借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)，利用人手對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作示教，機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的記錄和再現(xiàn)。 （ 二 ） 國內(nèi)外機(jī)械手研究概況 目前在一些機(jī)種方面，如噴涂機(jī)械手、弧焊機(jī)械手、點(diǎn)焊機(jī)械手、搬運(yùn)機(jī)械手、裝配機(jī)械手、特種機(jī)械手（水下、爬壁、管道、遙控等機(jī)械手）基本掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技 術(shù)，解決了控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置，軟件的設(shè)計(jì)和編制等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握了自動(dòng)化噴漆線、弧焊自動(dòng)線及其周邊配套設(shè)備的全套自動(dòng)通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù)；在基礎(chǔ)元件方面，諧波減速器、機(jī)械手焊接電源、焊縫自動(dòng)跟蹤裝置也有了突破?？傊瑱C(jī)械手是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)重要手段。s labor intensity and even endangers their health. With manipulator used, those difficult problems can be easily solved. Hand operation can be replaced by manipulator operation, because it can grab, put, move objects flexibly and changefully. So it can be applied to transform the production of variety of medium and smallvolume automated production. The task of the graduation design is to control a mechanical hand model with 5 degrees of freedom by PLC, and use it to plete a series of actions. The KINGVING is used to monitor the mechanical hand, and change its movement into animations. The system