【正文】 動(dòng)的總位移量取決于總的脈沖個(gè)數(shù)。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和通常勻速旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)有一定的差別，它是步進(jìn)形式的運(yùn)動(dòng)，故也稱其為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。對(duì)這種電機(jī)施加一個(gè)電脈沖后，其轉(zhuǎn)軸就轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，稱為一步；脈沖數(shù)增加，角位移(或線位移)就隨之增加，脈沖頻率高，則步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度就高，反之就低。26kb程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的30kHZ高速計(jì)數(shù)器2路獨(dú)立的20kHZ高速脈沖輸出，具有PID控制，2個(gè)R5485通訊/編輯口，具有PPI通訊協(xié)議，MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力，I/O端子排可很容易的整體拆卸，是具有較強(qiáng)控制能力的控制器，完全可以滿足本系統(tǒng)的要求。對(duì)于本系統(tǒng)根據(jù)其輸入輸出口要求，并綜合其價(jià)格和功能的使用，選擇方案二。機(jī)械手控制系統(tǒng)的I/，名稱符號(hào)地址符號(hào)符號(hào)地址啟動(dòng)（按鈕）SB0手動(dòng)左轉(zhuǎn)（按鈕）SB8復(fù)位（按鈕）SB1手動(dòng)抓緊放松（按鈕）SB9停止（按鈕）SB2上限位行程開關(guān)SQ1急停（按鈕）SB3下限位行程開關(guān)SQ2手動(dòng)/自動(dòng)切換（開關(guān)）SB4左限位行程開關(guān)SQ3手動(dòng)下降（按鈕）SB5右限位行程開關(guān)SQ4手動(dòng)上升（按鈕）SB6工件檢測(cè)光電開關(guān)SP手動(dòng)右轉(zhuǎn)（按鈕）SB7名稱地址名稱地址A傳送帶步進(jìn)脈沖信號(hào)輸入端B傳送帶PLS正向脈沖輸入負(fù)端上升DIR反向脈沖輸入負(fù)端下降ENA+脫機(jī)使能復(fù)位信號(hào)抓緊放松由上表可知，本系統(tǒng)至少需要輸入口15個(gè)，輸出口9個(gè)，由此可以估算系統(tǒng)所需的內(nèi)存字?jǐn)?shù)為240B，在選擇PLC時(shí)我們可有兩個(gè)方案，一是選擇輸入輸出口比所需的口數(shù)少的CPU，比如CPU224?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要，靈活配置，再加上其強(qiáng)大的指令系統(tǒng)可以近乎完美地滿足小規(guī)模系統(tǒng)的控制要求。西門子公司是西門子是世界上最大的電氣和電子公司之一，它的產(chǎn)品有小型可編程控制器西門子S7200，大中型PLC西門子S7300/S7400/S71200等，由于其模塊化和適用性，受到業(yè)界和市場(chǎng)的廣泛好評(píng)。NEMA對(duì)可編程控制器的定義是：可編程序控制器是一種數(shù)字式電子儀器，可以存儲(chǔ)某些實(shí)現(xiàn)邏輯、定序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和四則運(yùn)算等特殊功能的指令、用于控制機(jī)械和生產(chǎn)過程。： 機(jī)械手工作流程圖系統(tǒng)還設(shè)置了停止和急停的系統(tǒng)停止方式，當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)馬上停止，只有在機(jī)械手回到初始位置時(shí)停止按鈕的命令才有效，這時(shí)系統(tǒng)就會(huì)停止在初始位置；當(dāng)按下急停按鈕時(shí)，機(jī)械手不管出于什么位置都會(huì)立即停止，這個(gè)按鈕主要用于遇到緊急情況時(shí)系統(tǒng)的緊急停車。機(jī)械手在自動(dòng)運(yùn)行的狀態(tài)下，在初始位置，傳送帶A上的檢測(cè)元件光電開關(guān)對(duì)傳送帶上的共工件進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)有工件時(shí)，傳送帶A停止轉(zhuǎn)動(dòng)，觸發(fā)機(jī)械手臂下降，直到下限位行程開關(guān)SQ1被觸發(fā)，下降動(dòng)作停止，定時(shí)器C0計(jì)時(shí)2秒鐘，機(jī)械手上升，工件被移走，傳送帶A恢復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)直到下一個(gè)工件的到來，機(jī)械手上升直到上限位行程開關(guān)SQ0被觸發(fā)，機(jī)械手停止上升，同時(shí)系統(tǒng)控制步進(jìn)電機(jī)，使機(jī)械手進(jìn)行右轉(zhuǎn)，直到觸發(fā)右限位行程開關(guān)SQ3，使右轉(zhuǎn)停止，執(zhí)行機(jī)械手下降動(dòng)作，當(dāng)下限位行程開關(guān)SQ1被觸發(fā)時(shí)，下降到位，下降停止，定時(shí)計(jì)數(shù)器C1計(jì)時(shí)2秒，機(jī)械手將工件放于傳送帶B上，定時(shí)器C1計(jì)時(shí)時(shí)間到，機(jī)械手上升，機(jī)械手上升直到上限位行程開關(guān)SQ0被觸發(fā)，機(jī)械手停止上升，同時(shí)系統(tǒng)控制步進(jìn)電機(jī)，使機(jī)械手進(jìn)行左轉(zhuǎn)，直到觸發(fā)右限位行程開關(guān)SQ3，使左轉(zhuǎn)停止，機(jī)械手回到初始位置，完成一個(gè)工作周期。在手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，按動(dòng)相應(yīng)的開關(guān)完成規(guī)定的動(dòng)作。在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，機(jī)械手按照既定的程序依次完成下降、抓取工件、抓取工件后上升、上升到位后右轉(zhuǎn)。本設(shè)計(jì)機(jī)械手的功能要是用來完成在生產(chǎn)過程中的工件的轉(zhuǎn)移，它具有手動(dòng)/自動(dòng)兩種工作模式，還具有在斷電情況下回到初始位置的功能，在改變其底座使其具有移動(dòng)功能時(shí)，還可以用來搬運(yùn)物體。因此本設(shè)計(jì)選用PLC為機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制器。隨著PLC的發(fā)展，出現(xiàn)了更多的功能強(qiáng)大的指令，這些指令本身在單操作的意義上提供了更強(qiáng)的計(jì)算能力，特別是運(yùn)動(dòng)控制指令和在網(wǎng)絡(luò)通訊方面功能更加強(qiáng)大，命令支持各種運(yùn)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)多軸協(xié)調(diào)控制、高度的集成操作及位置環(huán)和速度環(huán)的閉環(huán)控制，能夠滿足高性能工業(yè)機(jī)器人位置和運(yùn)動(dòng)精度要求。但由于DSP技術(shù)更新的速度快、數(shù)學(xué)知識(shí)要求多，開發(fā)和調(diào)試工具還不完善，軌跡控制，多軸聯(lián)動(dòng)參數(shù)匹配等需通過編制程序來實(shí)現(xiàn)，掌握對(duì)機(jī)械手的控制比較困難。(2)基于DSP運(yùn)動(dòng)控制器20世紀(jì)90年代以來，數(shù)字信號(hào)處理（簡稱DSP)在運(yùn)動(dòng)控制器中得到越來越廣泛的應(yīng)用，這主要是因?yàn)樗母咚龠\(yùn)算使得很多復(fù)雜的控制算法和功能得以實(shí)現(xiàn)，而且集成度高，它利用控制器本身獨(dú)特的硬件結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)快速的硬件位置捕捉功能?；诠I(yè)PC的運(yùn)動(dòng)控制器可以利用PC強(qiáng)大的軟件環(huán)境和技術(shù)支持，擺脫專用封閉式控制系統(tǒng)的束縛和不便。(1)基于PC技術(shù)的運(yùn)動(dòng)控制器計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展在工業(yè)控制領(lǐng)域也同樣導(dǎo)致技術(shù)面貌的迅速改變。在運(yùn)動(dòng)過程中，運(yùn)動(dòng)控制器還需要對(duì)具體的運(yùn)動(dòng)速度、加速度、位置誤差等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)相關(guān)情況做出及時(shí)反應(yīng)。2 機(jī)械手總體設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制器是控制技術(shù)與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物。，主要是對(duì)機(jī)械手各種主要部件的選型。驅(qū)動(dòng)方式為氣壓驅(qū)動(dòng)和電力驅(qū)動(dòng)兩種方式相結(jié)合，且臂力小于1kg。本系統(tǒng)機(jī)械手屬于簡易型通用直角坐標(biāo)式微型機(jī)械手，即指具有可變程序和單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng)，不從屬于某種機(jī)器，而且能自動(dòng)完成傳送物件或操作某些工具的機(jī)械裝置。我國的工業(yè)機(jī)械手(或第一代機(jī)械手)發(fā)展主要是逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍:在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，研制出示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等。從第七個(gè)五年計(jì)劃(1986 1990)開始，我國政府將工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展列入其中，并且為此項(xiàng)目投入的大量的資金，研究開發(fā)并且制造了一系列的工業(yè)機(jī)器人，有由北京機(jī)械自動(dòng)化研究所設(shè)計(jì)制造的噴涂機(jī)器人，廣州機(jī)床研究所和北京機(jī)床研究所合作設(shè)計(jì)制造的點(diǎn)焊機(jī)器人，大連機(jī)床研究所設(shè)計(jì)制造的氫弧焊機(jī)器人，沈陽工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)制造的裝卸載機(jī)器人等等。我國工業(yè)機(jī)械手的研究與開發(fā)始于20世紀(jì)70年代。工業(yè)機(jī)械手與數(shù)控加工中心，自動(dòng)搬運(yùn)小車與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)機(jī)械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)。：(1)液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，即以壓力油進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；(2)氣壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，即以壓縮空氣進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；(3)電力驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，即直接用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；(4)機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，即是將主機(jī)的動(dòng)力通過凸輪、連桿、齒輪、間歇機(jī)構(gòu)等傳給機(jī)械手的一種驅(qū)動(dòng)方式。：(1)直角坐標(biāo)式機(jī)械手臂部可以沿直角坐標(biāo)軸X、Y、Z三個(gè)方向移動(dòng)，亦即臂部可以前后伸縮(定為沿X方向的移動(dòng))、左右移動(dòng)(定為沿Y方向的移動(dòng))和上下升降(定為沿Z方向的移動(dòng))；(2)圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手手臂可以沿直角坐標(biāo)軸的X和Z方向移動(dòng)，又可繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)(定為繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng))，亦即臂部可以前后伸縮、上下升降和左右轉(zhuǎn)動(dòng)；(3)球坐標(biāo)式機(jī)械手臂部可以沿直角坐標(biāo)軸X方向移動(dòng)，還可以繞Y軸和Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，亦即手臂可以前后伸縮(沿X方向移動(dòng))、上下擺動(dòng)(定為繞Y軸擺動(dòng))和左右轉(zhuǎn)動(dòng)(仍定為繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng))；(4)多關(guān)節(jié)式機(jī)械手這種機(jī)械手的臂部可分為小臂和大臂。這種機(jī)械手由于手指可更換(或可調(diào)節(jié))，程序可變，故適用于中、小批生產(chǎn)。通用機(jī)械手按其定位和控制方式的不同，可分為簡易型和伺服型兩種。這種機(jī)械手結(jié)構(gòu)較簡單，成本較低，適用于動(dòng)作比較簡單的大批量生產(chǎn)的場(chǎng)合。機(jī)械手從使用范圍、運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)形式、驅(qū)動(dòng)方式以及臂力大小四個(gè)方面的分類分別為：：(1)專用機(jī)械手：一般只有固定的程序，而無單獨(dú)的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)一般由計(jì)算機(jī)和伺服控制器組成，前者發(fā)出指令協(xié)調(diào)各關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器之間的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)要完成編程和其他環(huán)境狀況(傳感器信息)、工藝要求、外部相關(guān)設(shè)備(電焊機(jī)、噴槍)之間的信息傳遞和協(xié)調(diào)工作，后者控制各個(gè)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器，使各桿件按照一定的速度、加速度和位置要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。一個(gè)完整的工業(yè)機(jī)械手通常由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)——傳動(dòng)裝置、控制系統(tǒng)和智能系四部分組成()：圖 執(zhí)行機(jī)構(gòu)(也稱操作機(jī))是機(jī)械手賴以完成任務(wù)的實(shí)體，通常由桿件組成。隨著我國工業(yè)機(jī)械手技術(shù)的不斷發(fā)展，很多專家也建議建立自己的機(jī)械手定義，我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1264390也將工業(yè)機(jī)械手定義為“一種能自動(dòng)定位控制，可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的操作機(jī)。由于機(jī)械手科學(xué)的發(fā)展十分迅速，世界上對(duì)機(jī)械手還沒有一個(gè)明晰，統(tǒng)一的定義。所謂工業(yè)機(jī)械手就是一種能按給定的程序或要求自動(dòng)完成物件（如材料、工件、零件或工具等）傳送或操作作業(yè)的機(jī)械裝置，它能部分地代替人的手工勞動(dòng)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)械手已成為柔性制造系統(tǒng)、自動(dòng)化工廠、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的自動(dòng)化工具。關(guān)鍵詞：機(jī)械手，可編程控制器，步進(jìn)電機(jī)，氣動(dòng)裝置 AbstractToday’s rapid development of automation technology is now in a rapid change of the times. From the semiconductor and consumer electronics products, to the automotive and aerospace manufacturing and light industry and logistics industry, and so on a wide range of industrial sectors are facing increasingly intense global petitive pressures, they need to further reduce costs and shorten the production cycle, and To the speedy pletion of the upgrading of products. The application of the latest automation technology is the solution to this series of effective measures. With the continuous development of robot technology, industrial robot production in the application of more and more extensive. Use of industrial robots increased degree