【正文】 在設(shè)計中，體會到理論必須和實際相結(jié)合。 系統(tǒng)的分析與設(shè)計過程也是對學(xué)習(xí)的總結(jié)過程，更是進一步學(xué)習(xí)和探索的過程。但在周期或連續(xù)工作方式時，若按下停止按鈕（ X001 接通），機械手停止在原步動作位置。 M100 重新置“ 1”，開始第二個周期的動作循環(huán)。 M106 的常開觸點使 Y001 線圈接通，機械手開始下降。 機械手右轉(zhuǎn)。當(dāng)機械手下降到下限位開關(guān)時， X005 的常閉觸點將 Y001線圈斷開。同時，因為機械手離開原點，下限位的開關(guān)斷開，使 X005 斷開，原點、指示燈滅。 原點狀態(tài)。我們用移位寄存器中的 M100M107 各代表機械手一個工作循環(huán)的 8步，當(dāng)兩步之間的轉(zhuǎn)換條件得到滿足時，轉(zhuǎn)換到下一個工步，即機械手的動作前進一工步在自動操作程序的梯形圖中，位移寄存器的數(shù)據(jù)輸入電路由 M101M110 各位的常閉觸點與輔助繼電器 M120 的常開觸點串聯(lián)而成的，移位信號由若干條串聯(lián)支路并聯(lián)后獲得，并經(jīng)過 X011 的常閉觸點或 X000 的常開觸點接到 SFT 端，而位移寄存器的復(fù)位有兩條路。 二、手動操作梯形圖的設(shè)計 手動操作控制簡單，可按照一 般繼電器控制系統(tǒng)的邏輯設(shè)計法來設(shè)計，手動操作的梯形圖程序如下： 氣動機械手驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計 24 X0 02自動程序的流程連續(xù)/單步M2 00 X0 12復(fù)位X0 05X0 07Y0 04放松SSM1 07T1K2T1M1 06X0 05Y0 01M1 05X0 07Y0 03M1 04X0 03Y0 00M1 03X0 06夾緊 Y0 04M1 02X0 05Y0 01M1 01X0 04Y0 02M1 00X0 03Y0 00Y0 05復(fù)位指示燈 X0 00原點B電機 正轉(zhuǎn)C電機正轉(zhuǎn) B電機 反轉(zhuǎn)B電機 正轉(zhuǎn)C電機 反轉(zhuǎn)B電機 反轉(zhuǎn)為了安全起見，程序中設(shè)置了聯(lián)鎖保護，例如，只有當(dāng)機械手處于上限位時，才能進行左 /右轉(zhuǎn)動。 總程序結(jié)構(gòu)框圖如右 當(dāng)選擇手動操作方式，則輸入點 X014 接通 ， 其常閉觸點 斷開。該機輸入點為 24 個 ，輸出點為 16 個 。 單周期運行：供首次檢測用，當(dāng)機械手在原點時，按下起動按鈕時，機械手自行執(zhí)行一個周期的動作后，自動停止在原點。即用按鈕對機械手的每一種動作進行單獨的控制。 機械手的工作周期圖 .。并且要求， 只有當(dāng) A 工作臺上有工件才能允許機械手執(zhí)行夾緊動作。 停止時保持現(xiàn)有的狀態(tài)。 4） C 直流 電機的選擇 設(shè)機械 手的總體質(zhì)量為 5㎏ G=5 =49N 齒輪傳動效率為 ， 選取直流 電機的型號為 36ZYJ12 型 ， 輸入電壓為 1224V，由 PLC 控制電動機正反轉(zhuǎn)。 m， 靜態(tài) 電流 3）步進電動機驅(qū)動模塊 采用中美合資 SH系列步進電動機驅(qū)動器，主要由電源輸入部分，信號輸入部分，輸出部分等。 所需缸 A 的 面積 A1=P需 /P=10N/=25mm2 缸 A 的直徑 D1= ?/4A = ? = 圓整并查機械設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)值 缸筒的內(nèi)徑取 D1=8mm 活塞桿直徑取 4mm 活塞寬度 b1取 20mm 噴氣口直徑取 6mm 最大行程取 30mm 進排氣孔直徑、管及閥通徑取 4mm 為減小機械手的總體重量 ，我們 A缸選用 鋁合金 ZL104 二、電氣元件的選擇 1）電源模塊 采用 Dm150 系列開關(guān)電源，其特點是輸出功率大、體積小、重量輕、可靠性高，適應(yīng)寬范圍的輸入電壓波動，具有完 備的過電壓、過電流保護功能。 為了計算的方便，我們先不考慮機構(gòu)本身的重量，摩擦力，以及運動的慣性，計算以后用系數(shù)進行補償。 氣壓 及電力 驅(qū)動系統(tǒng) 設(shè)計的示意圖 （如圖 31） 附圖（ 01）：機械手氣壓及電力驅(qū)動系統(tǒng)的裝配圖 采用一 個氣壓缸 ，兩個 電機 ， A 氣 缸實現(xiàn)機械手的抓緊放松運動， B 步進電機帶動絲杠使手臂在垂直方向 直線運動，實現(xiàn)機械手的升降運動。 該 電力 氣壓 機械手 進行抓緊，旋轉(zhuǎn)及升降運動。 因為 PLC 具有可靠性高，抗干擾性強，控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單，通用性強，編程簡單，使用維護方便，體積小，重量輕等特點。因此，我們選用氣壓驅(qū)動的方式。由于氣壓傳動具有防火，防爆，節(jié)能，高效使用 PLC 控制使設(shè)計緊湊。 我們采用的手部形式為單滑銷桿式。 氣動機械手驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計 10 第 二 章 設(shè)計的總體方案 我們主要對機械的執(zhí)行機構(gòu)，驅(qū)動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)進行設(shè)計 一、執(zhí)行機構(gòu) 執(zhí)行機構(gòu)包括手部、手臂、軀干。 設(shè)計課題的意義 1）通過畢業(yè)設(shè)計進一步培養(yǎng)我們的綜合應(yīng)用所知識和技能，解決實際工程問題和進行創(chuàng)造性工作。首先 B 步進電機正轉(zhuǎn)， 手臂上升，至上升限位開關(guān) SQ4 動作； 2) C 步進電機正轉(zhuǎn)， 手臂左轉(zhuǎn) ，至左轉(zhuǎn)限位開關(guān) SQ2 動作； 3) B 步進電機反轉(zhuǎn)， 手臂下降，至下降限位開關(guān) SQ5 動作； 4) 啟動傳送帶 A 運行，由光電開關(guān) SP 檢測傳送帶 A 上有無物品送來，若檢測到物品，則抓緊電磁閥通電，機械手抓緊，至抓緊限位開關(guān) SQ1 動作； 5) 手臂再次上升，至上升限位開關(guān) SQ4 再次動作； 6) C 步進電機反轉(zhuǎn)， 手臂右轉(zhuǎn)，至右轉(zhuǎn)限位開關(guān) SQ3 動作； 7) 手臂再次下降，至下降限位開關(guān) SQ5 再次動作； 8) 放松電磁閥通電，機械手松開手爪，經(jīng)延時 2 秒后，完成一次搬運任務(wù)，然后重復(fù)循環(huán)以上過程。機械手的起、停由圖中的起動按鈕 SB停止按鈕SB2 控制。 本設(shè)計采用綜合傳動方 式，即手臂采用電氣傳動，而手爪采用氣壓傳動。其研究熱點在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。 機器人的結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，二者正朝著一體化方 向發(fā)展。 3） 多智能體 調(diào)控 制技術(shù)：這是目前 機械手 研究的一個嶄新領(lǐng)域。機器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于 PC 機網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點。 專用機械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今進入了以通用機械手為標(biāo)志的時代，由于通用機械手 的應(yīng)用和發(fā)展，進而促進了智能機器人的研制，智能機器人涉及的內(nèi)容，不僅包括一般的機械，液壓、氣動知識，而且還應(yīng)用一些電子技術(shù)，通訊技術(shù)，計算機技術(shù)，仿生學(xué)和假肢工藝等，它是一門綜合性較強的新技術(shù)。七十年代，又相繼把通用機械手用于汽車的車身的點焊和沖壓生產(chǎn)自動線上，是第二代機械手進入了應(yīng)用階段。 因此，我們 在下面的設(shè)計中選用電氣控制，即使用 PLC 編程進行控制機械手實現(xiàn)各種規(guī)定的工序動作。 本設(shè)計采用步進電機驅(qū)動手臂運動，直流電動機驅(qū)動機械手的旋轉(zhuǎn)運動。 電力驅(qū)動機械手：步進電機驅(qū)動的速度和位移的大小均由電氣控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖數(shù)目及脈沖頻率來決定，步進電機的驅(qū)動速度一般較低，但可以達到較高的定位精度。 但壓縮空氣的可壓縮性大，因此，機械手的運動平穩(wěn)性較差，定位精度較低，而且壓縮空氣排到大氣中時噪聲較大，另外還要考慮潤滑和防銹，壓縮空氣的工作壓力較低，導(dǎo)致機械手的結(jié)構(gòu)較大，因此氣壓機械手常用于臂力小于 30 公斤，運動速度較快以及高溫、低溫、高粉塵等工作條件較惡劣的場合。 按機械手的驅(qū)動方式分類 1） 液壓驅(qū)動機械手 以壓力油進行驅(qū)動 2） 氣壓驅(qū)動機械手 以壓縮空氣進行驅(qū)動 3） 電力驅(qū)動機械手 直接用電動機進行驅(qū)動 4） 機械驅(qū)動機械手 是將主機的動力通過凸輪、連桿、齒輪、間歇等傳給機械手的一種驅(qū)動方式。 按機械手臂的運動坐標(biāo)形式分 1）直角坐標(biāo)式機械手 手臂可以沿直角坐標(biāo)系前后伸縮，左右移動和上下移動。 2）通用機械手（也稱工業(yè)機器人） 具有 可變程序和單獨驅(qū)動的控制系統(tǒng)。因此在自動化機床和綜合加工自動線上，目前幾乎都設(shè)有機械手，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行生產(chǎn)。 應(yīng)用機械手，有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化程度，從而可以提高生產(chǎn)小路和減低生產(chǎn)成本。 其他部分 如機體，行走機構(gòu)，行程檢測裝置和傳感裝置 1） 機體 是用以 支撐和連接其它零件、部件的基礎(chǔ) 2）行走機構(gòu) 是為了擴大機械手的使用空間而設(shè)置的 ，它本身又包括動力源、傳動機構(gòu)、滾輪和連桿機構(gòu)，目前大多機械手還缺乏行走機構(gòu)。 一 、機械手的組成 手部 包括手指、傳動機構(gòu)等，主要起抓取和放置物體的作用。使用 PLC 控制室設(shè)計緊湊。 在該設(shè)計中，機械手的手爪的抓緊、放松采用氣壓驅(qū)動 ，手臂的上升、下降由步進電機來驅(qū)動，底盤的旋轉(zhuǎn)由直流電機驅(qū)動，控制部分采用 F1 系列小型PLC，型號為 F140MR。 步進電機的技術(shù)的日益成熟和廣泛應(yīng)用，使其定位精度高，便于控制的優(yōu)勢得以發(fā)揮，將步進電機與氣動組合應(yīng)用，使機械手的性能大大提高。近年來，隨著電子技術(shù)特別是計算機的