【正文】 手的手臂通常由驅(qū) 動手臂運(yùn)動的部件 (如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪 機(jī)構(gòu)等 )與驅(qū)動源 (如液壓、氣壓或電機(jī)等 )相配合，以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動。傳力機(jī)構(gòu)型式較多時(shí)常用的有 :滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。手指結(jié)構(gòu) 取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位 (是外廓或是內(nèi)孔 )和物件的重量及尺寸?；? 轉(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。夾持式手部由手指 (或手爪和傳力機(jī)構(gòu) ）所構(gòu)成。 手部 : 即與物件接觸的部件。 機(jī)械手設(shè)計(jì) 機(jī)械手組成 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控 制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡稱通用機(jī)械手。尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、 粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國家工業(yè)自動 化水平的重要標(biāo)志。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 2 系統(tǒng)結(jié) 構(gòu) 的 確定 工業(yè)機(jī)械手概述 工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī) (機(jī)械本體 )、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置 構(gòu)成，是一種仿人操作，自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作 業(yè)的機(jī)電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備?？删幊炭刂破鲬{其穩(wěn)定性，簡單性，強(qiáng)大性成為了目前應(yīng)用最廣的工業(yè)自動化支柱之一。它的特點(diǎn)是通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器人的部分優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的靈活協(xié)調(diào)和機(jī)器人的精確到位。機(jī)械手的使用能夠顯著的提高生產(chǎn)效率，減 少人為因素造成的廢次品率。 本課題的目的和意義 自改革開放，我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，機(jī)械手早期應(yīng)用在汽車制造業(yè)。可編程序控制器總的響應(yīng)延遲時(shí)間一般只有幾十 ms，對于一般的系統(tǒng)是無關(guān)緊要的。 輸出模塊的滯后時(shí)間與模塊的類型有關(guān)，繼電器型輸出電路的滯后時(shí)間一般在 10ms 左右；雙向可空硅型輸出電路在負(fù)載接通時(shí) 的滯后時(shí)間約為 1ms，負(fù)載由導(dǎo)通到斷開時(shí)的最大滯后時(shí)間為 10ms；晶體管型輸出電路的滯后時(shí)間約為 1ms。 (4)輸入 /輸出滯后時(shí)間 輸入 /輸出滯后時(shí)間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指可編程序控制器的外部輸入信號發(fā)生變化的時(shí)刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔，它由輸入電路濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間三部分組成。 第 (N1)個(gè)掃描周期 輸出刷新 第 (N+1)個(gè)掃描周期 輸入采樣 第 N 個(gè)掃描周期 輸入采樣 輸出刷新 用戶程序執(zhí)行 （ 3）輸出刷新階段 在輸出刷新階段， CPU按照 I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)刷新所有的數(shù)據(jù)鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動響應(yīng)的外設(shè)?；蛘叽_定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 （ 2）用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 的 CPU 總是由上而下，從左到右的順序依次的掃描梯形圖。在這兩個(gè)階段中，即使輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生變化 I/O映象區(qū)的相應(yīng)單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會改變。 圖 11 PLC 的掃描運(yùn)行方式 （ 1）輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次讀入所有的數(shù)據(jù)和狀態(tài)它 們存入 I/O 映象區(qū)的相應(yīng)單元內(nèi)。不過嚴(yán)格地來說掃描周期還包括自診斷、通信等。指令執(zhí)行所需的時(shí)間與用戶程序的長短、指令的種類和 CPU 執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系。某一編程元件對應(yīng)的映像寄存器為 “ 1”狀態(tài)時(shí)，稱該編程元件為 ON，映像寄存器為“ 0”狀態(tài)時(shí)，稱該編程元件為 OFF。 信號經(jīng)輸出模塊隔離 和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點(diǎn)閉合，使外部負(fù)載通電工作。 在輸出處理階段， CPU 將輸出映像寄存器的 0/1 狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。在沒有跳轉(zhuǎn)指令時(shí)， CPU 從第一條指令開始，逐條順序的執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束之處。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器的狀態(tài) 也不會隨之而變，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段被讀入。 外接的輸入觸點(diǎn)電路接通時(shí)，對應(yīng)的輸入映像寄存器為“ 1”狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開?？删幊绦蚩刂破魈菪螆D中別的編程元件也有對應(yīng)的映像存儲區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映像寄存器。可編程序控制起處于（ RUN）狀態(tài)時(shí)，還要完成另外 3 個(gè)階段的操作。 在通信服務(wù)階段，可編程序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。 在內(nèi)部處理聯(lián)合階段?？删幊绦蚩刂破鞯倪@種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。為了使可編程序控制器的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號，用戶 程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至可編程序控制器停機(jī) 或切換到 STOP 工作狀態(tài)。 PLC 的工作原理 可編程序控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運(yùn)行（ RUN）狀態(tài)與停止（ STOP）狀態(tài)。使用時(shí)只需將現(xiàn)場的 各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接，即可投入運(yùn)行。 ④ 編程簡單易學(xué) PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需 要具備計(jì)算機(jī)的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 ③ 采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 PLC 以外，絕大多數(shù) PLC 均采 用模塊化結(jié)構(gòu)。 ② 豐富的 I/O 接口模塊 PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流； 脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等。 6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況， CPU 立即采用 有效措施，以防止故障擴(kuò)大。 4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 2）各輸入端均采用 RC 濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為 10～ 20ms。但可編程控制器產(chǎn)品 并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置， 其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。 ” 總之，可編程控制器是一臺計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算 機(jī)。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算 ,順序控制， 定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通 過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種 類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是從事執(zhí)行 PC 之功能被視為 PC，但不包括鼓式或類似的機(jī)械式順序控制器。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國 電氣制造商協(xié)會 NEMA（ National Electrical Manufactory Association）經(jīng)過四年 的調(diào)查工作，于 1984 年首先將其正式命名為 PC（ Programmable Controller），并給 PC 作了如下定義： “PC 是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）在 1969 年根據(jù)上述 要求，研制出世界上 首臺可編程控制器，并在美國通用汽車公司的汽車裝配線上應(yīng) 用成功，實(shí)現(xiàn)裝配線的自動控制。為適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，美國通用 汽車公司（ GM）對控制系統(tǒng)提出要 求為：（ 1）能替代各種繼電器、定時(shí)器、接觸器及 其主令電器等按一定的邏輯關(guān)系 用導(dǎo)線連接起來的控制系統(tǒng)，既傳統(tǒng)的繼電－接觸器控制，它簡單易懂，價(jià)格低廉， 能夠滿足生產(chǎn)工藝改動頻繁的需要；（ 2）編程簡單；（ 3）模塊式結(jié)構(gòu)；輸入、輸出 電壓是交流 115V（美國標(biāo)準(zhǔn)），輸出能直接驅(qū)動繼電器和電磁閥；（ 4）抗電磁干擾強(qiáng)；（ 5）具有數(shù)據(jù)通信功能。 目前機(jī)械手在工業(yè)上主要用于機(jī)床加工、鑄造，熱處理等方面，但是還不能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，機(jī)械手的出現(xiàn)大大減輕了人類的勞動，提高了生產(chǎn)效率。 前蘇聯(lián)自六十年代開始發(fā)展和應(yīng)用，自 1977 年，前蘇聯(lián)使用的機(jī)械手一半來自國產(chǎn)一半來自進(jìn)口。結(jié)構(gòu)是：主機(jī)安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)長臂，長臂頂端有電磁 抓放機(jī)構(gòu)。 機(jī)械手首先是在美國開始研制。這種機(jī)械手國外叫做“ Mechanical Hand” 。先是通過操作完成特定工序，后來逐步發(fā)展到無線遙控操作。它的特點(diǎn)是具備不同裝置的性能之外還具備通用機(jī)械及記憶功能的三元型機(jī)械。它是不屬于其他主機(jī)的獨(dú)立裝置。 目前機(jī)械手在工業(yè)上主要用于機(jī)床加工、鑄造，熱處理等方面，但是還不能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，機(jī)械手的出現(xiàn)大大減輕了人類的勞動，提高了生產(chǎn)效率。 前蘇聯(lián)自六十年代開始發(fā)展和應(yīng)用，自 1977 年，前蘇聯(lián)使用的機(jī)械手一半來自國產(chǎn)一半來自進(jìn)口。結(jié)構(gòu)是：主機(jī)安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)長臂，長臂頂端有電磁 抓放機(jī)構(gòu)。 機(jī)械手首先是在美國開始研制。這種機(jī)械手國外叫做“ Mechanical Hand” 。先是通過操作完成特定工序，后來逐步發(fā)展到無線遙控操作。它的特點(diǎn)是具備不同裝置的性能之外還具備通用機(jī)械及記憶功能的三元型機(jī)械。它是不屬于其他主機(jī)的獨(dú)立裝置。因此，進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)是非常有意義的。當(dāng)工件變更時(shí)，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)很容易改變，有利于企業(yè)不斷更新適銷對路的品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更好地適應(yīng)市場競爭的需要。目前，機(jī)械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) FMS 和柔性制造單元 FMC 中一個(gè)重要組成部分。機(jī)械手能代替人類完成危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)力。 關(guān)鍵詞：機(jī)械手 PLC Abstract Programmable is referred as to the PLC. With the high reliability, adaptability in environment and flexibility, the PLC is widely used and expanding in the fields of application. Where there need control systems, the PLC can be used. Especially in recent years, the low cost, increased feature without enhancement, therefore, he current PLC has been widely used in various industries inland and abroad. This paper presents a manipulator by several PLC output pulses, driving horizontal, the vertical axis transducer, controlling manipulator axis horizontal and vertical positioning precision, microswitches position signal transmission which send message to PLC. Location signal is to be the feedback from switching from the mainframe to the PLC. With the exchange of Motor reversion to control the ope