【正文】 在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。它可以搬運貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動。 手動控制程序 167。 總體程序框圖 167。 PLC外部接線圖 167。 PLC種類及型號選擇 167。 視覺傳感器 控制系統(tǒng)PLC的選型及控制原理 167。 位置檢測裝置 167。 控制系統(tǒng)的性能要求 167。 氣動回路的工作原理 第三章 控制系統(tǒng)的分析設計 167。 真空發(fā)生器 167。 控制元件 167。 氣源裝置 167。 機械手驅(qū)動系統(tǒng)的控制設計 167。 執(zhí)行機構(gòu)簡圖 第二章 驅(qū)動系統(tǒng)的分析與選擇 167。 機座結(jié)構(gòu)的選擇 167。 手部的選擇 167。 執(zhí)行機構(gòu)的組成 167。s moving, failure alarm and so on. Finally we put forward a control strategy which is simple, easy to realize, and clear theoretical significance. Through the work above, a practical, economical, highreliability sorting material manipulator was designed, which also had certain reference value for the other types of economical PLC control system design. KEY WORDS: manipulator ,pneumaticdriven, programmable logic controller (PLC), automatic control,sorting materials目 錄第一章 執(zhí)行系統(tǒng)的分析與選擇 167。通過以上部分的工作，得出了經(jīng)濟型、實用型、高可靠型物料分揀機械手的設計方案，對其他經(jīng)濟型PLC控制系統(tǒng)的設計也有一定的借鑒價值。在其驅(qū)動系統(tǒng)中采用氣動驅(qū)動，控制系統(tǒng)中選擇PLC的控制單元來完成系統(tǒng)功能的初始化、機械手的移動、故障報警等功能。采用整體化的設計思想，充分考慮了軟、硬件各自的特點并進行互補優(yōu)化?？梢詫崿F(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因此被廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。. . . .. .PLC的物料分揀機械手自動化控制系統(tǒng)設計 摘 要 機械手在先進制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色。它可以搬運貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動。 本文在縱觀了近年來機械手發(fā)展狀況的基礎上，結(jié)合機械手方面的設計，對機械手技術(shù)進行了系統(tǒng)的分析，提出了用氣動驅(qū)動和PLC控制的設計方案。對物料分揀機械手的整體結(jié)構(gòu)、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行了分析和設計。最后提出了一種簡單、易于實現(xiàn)、理論意義明確的控制策略。關(guān)鍵詞: 機械手，氣動控制，可編程控制器（PLC），自動化控制，物料分揀 The Design for The Automatic Control System of The Sorting Materials Manipulator Based on PLCABSTRACT Manipulator plays an extremely important role in the field of advanced manufacturing. It can carry goods, sort materials and do heavy works instead of the human being. It also can realize mechanization and automation of the production, do the jobs in harmful environment to protect the personal safety. So it is widely used in metallurgy, machinery manufacturing, electronics, light industry and atomic energy etc.In this paper,by reviewing the developmental status of the manipulator in recent years, bining the design of manipulator and systematic analyzing technology of the manipulator, We proposed the design scheme that the manipulator was driven by the pneumatic and the system was controlled by PLC. Integrative idea was adopted in this design to fully consider the characteristics of the software and hardware and plementary optimization. We analyzed and designed the overall structure, the implementation of structural, driving system and control system of the manipulator. We used pneumaticdriven in the driving system, PLC control unit in the control system to plete initialization of the system, manipulator39。 167。 執(zhí)行機構(gòu)各部分的分析與選擇 167。 手臂結(jié)構(gòu)的選擇 167。 執(zhí)行機構(gòu)的工作原理 167。 驅(qū)動系統(tǒng)的分析與選擇 167。 氣動元件選取及工作原理 167。 執(zhí)行元件 167。 輔助元件 167。 吸盤 167。 控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 167。 傳感器的選擇 167。 滑覺傳感器 167。 PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則 167。 I/O點數(shù)分配 167。 機械手控制原理 PLC程序設計 167。 初始化及報警程序 167。 自動控制程序 結(jié)論 參考文獻 致 謝 附 錄 前 言 機械手作為前沿的產(chǎn)品應自動化設備更新時的需要，可以大量代替單調(diào)往復或高精度需求的工作，在先進制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色?？梢詫崿F(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在高溫、腐蝕及有毒氣體等環(huán)境下操作以保護人身安全，可以廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和原子能等部門。它可以搬運貨物、分揀物品、用以代替人的繁重及單調(diào)勞動，實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化；并能在高溫、腐蝕及有毒氣體等有害環(huán)境下操作以保護人身安全，被廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和原子能等部門。使用PLC的自動控制系統(tǒng)具有體積小，可靠高，故障率低，動作精度高等優(yōu)點。采用PLC控制，是一種預先設定的程序進行物料分揀的自動化裝置，可部分代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進行單調(diào)持久的作業(yè)，并且在產(chǎn)品變化或臨時需要對機械手進行新的分配任務時，可以允許方便的改動或重新設計其新部件，而對于位置改變時，只要重新編程，并能很快地投產(chǎn)，降低安裝和轉(zhuǎn)換工作的費用。主要包括執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設計。機械手延伸和擴大了人的手足和大腦功能，它可替代人從事危險、有害、有毒、低溫和高熱等惡劣環(huán)境中的工作；代替人完成繁重、單調(diào)重復勞動，提高勞動生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)機械手與數(shù)控加工中心，自動搬運小車與自動檢測系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)(FMS)和計算機集成制造系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。 目前，國際上的機械手公司主要分為日系和歐系。歐系中主要有德國的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的C0毗U及奧地利的工GM公司。在我國，機械手市場份額大部分被國外機械手企業(yè)占據(jù)著。如今我國正從一個“制造大國”向“制造強國”邁進，中國制造業(yè)面臨著與國際接軌、參與國際分工的巨大挑戰(zhàn)，對我國工業(yè)自動化的提高迫在眉睫，政府務必會加大對機器人的資金投入和政策支持，將會給機械手產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動力。從傳統(tǒng)的汽車制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域延伸。在國防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、生活服務等領(lǐng)域機械手的應用也越來越多。據(jù)猜測，今后機器人將在醫(yī)療、保健、生物技術(shù)和產(chǎn)業(yè)、教育、救災、海洋開發(fā)、機器維修、交通運輸和農(nóng)業(yè)水產(chǎn)等領(lǐng)域得到應用。本論文主要研究物料分揀機械手以下幾個方面的內(nèi)容：(1) 物料分揀機械手執(zhí)行系統(tǒng)的分析與選擇 執(zhí)行系統(tǒng)是由傳動部件與機械構(gòu)件組成，是機械手賴以實現(xiàn)各種運動的實體。執(zhí)行系統(tǒng)的設計主要是對機械手的手部、手臂和機座進行設計。通過對液壓、氣壓、電氣三種驅(qū)動方式的比較，本設計選擇氣壓驅(qū)動的方式。(3) 物料分揀機械手控制系統(tǒng)的設計 控制系統(tǒng)是機械手的指揮系統(tǒng)，它控制驅(qū)動系統(tǒng)，讓執(zhí)行系統(tǒng)按規(guī)定的要求和時序進行工作。第一章 執(zhí)行系統(tǒng)的分析與選擇機器手的執(zhí)行結(jié)構(gòu)是機械手賴以實現(xiàn)各種運動的實體。機械手的基本型式較多，按手臂的坐標型式而言，主要有四種基本型式：直角坐標式、圓柱坐標式、球坐標式和關(guān)節(jié)式。它的手臂可作伸縮、左右和上下移動，按直角坐標形式X、Y、Z三個方向的直線進行運動。如在X、Y、Z三個直線運動方向上個具有A、B、C三個回轉(zhuǎn)運動，即構(gòu)成六個自由度。缺點：機械手的作業(yè)范圍較小。具有直觀性好，結(jié)構(gòu)簡單，本體占用的空間較小，而動作范圍較大等優(yōu)點。圓柱坐標式機械手有五個基本動作：（1） 手臂水平回轉(zhuǎn)；（2） 手臂伸縮；（3） 手臂上下；（4） 手臂回轉(zhuǎn)動作；（5） 手爪夾緊動作。球坐標式機械手球坐標式機械手是一種自由度較多，用途較廣的機械手。球坐標式機械手可實現(xiàn)八個動作：（1） 手臂上下動作，即俯仰動作；（2） 手臂左右動作，即回轉(zhuǎn)動作；（3） 手臂前后動作，即伸縮動作；（4） 手腕上下彎曲；（5） 手腕左右擺動；（6） 手腕旋轉(zhuǎn)運動；（7） 手爪夾緊動作；（8） 機械手的整體移動。它的特點能能自動選擇最合理的動作路線。另外由于上下擺動，它的相對體積小，動作范圍大。它像人手一樣有肘關(guān)節(jié)，可以實現(xiàn)多個自由度，動作比較靈活，適于在狹窄的空間工作。關(guān)節(jié)式機械手有大臂和小臂的擺動，以及肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的運動。為具有近似人手的操作機能，需要研制最合適的結(jié)構(gòu)。本設計中的機械手主要動作為機械手手臂的左右移動，升降移動和機械手的整體旋轉(zhuǎn)。球坐標式機械手和關(guān)節(jié)式機械手對動作要求方面足夠滿足要求，但是它們的結(jié)構(gòu)都比較復雜，有很多動作是不必要的，顯得浪費和增加了制造的成本和難度?？梢詫⑹直刍剞D(zhuǎn)動作改換成機械手的整體轉(zhuǎn)動就可以滿足本設計中機械手的動作要求。 執(zhí)行機構(gòu)的組成 工業(yè)機械手的執(zhí)行系統(tǒng)主要以下機械部分組成：（1） 手部 是機械手直接握持工件或工具的部分。（3） 立柱 支承手臂并帶動它升降、擺動和移動的機構(gòu)。 執(zhí)行機構(gòu)各部分的分析與選擇 手部的選擇 1 手部形式的確定手部就是用來握持工件或工具的部分。常用的手部結(jié)構(gòu)按其握持原理可以分為如下兩類:1）夾持式夾持式手部的結(jié)構(gòu)與人手類似，是工業(yè)機械廣泛應用的一種手部形式。其又可分為內(nèi)撐式、外夾式和內(nèi)外夾持式，區(qū)別在于夾持工件的部位不同，手爪動作方向相反。（2） 手指應具有適當?shù)膴A緊力。（4） 結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高。 2）氣吸式氣吸式手部又稱為真空吸盤式手部，它是通過吸盤內(nèi)產(chǎn)生真空或負壓，利用壓差而將工件吸附，是工業(yè)機械手常用的一種吸持工件的裝置。主要適應于板材、薄壁零件、陶瓷搪瓷制品、玻璃制品、紙張及塑料等表面光滑工件的抓取。磁力吸盤：永磁吸盤、電磁吸盤。噴氣式吸附的工作原理是當壓縮空氣高速進入噴嘴時，由于管路的開始段截面積是逐漸收縮的，所以氣流速度逐漸增大，在管路的最小截面處，氣流速度達到臨界速度，此時的氣體受壓，密度加大。吸附頭與吸氣口連同，故形成真空，以吸住工件。磁吸式手是利用工件的導磁性，利用永久磁鐵或電磁鐵通電后產(chǎn)生的磁力來吸附材料工件。通過以上對手部的分析真空式具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、不損傷工件、使用方便、不影響機械手的正常工作等優(yōu)點。手臂一般有三個運動—伸縮、旋轉(zhuǎn)和升降。 1 手臂的組成：(1) 動作元件，如油缸、汽缸、齒條、凸輪等是驅(qū)動手臂運動的部件。(3) 手臂，起著連接和承受外力的作用。(2) 手臂的運動速度要適當，慣性要小。(4) 位置精度要高。3手臂的結(jié)構(gòu) 手臂的伸縮和升降運動一般采用直線油（氣）缸驅(qū)動。驅(qū)動機構(gòu)一般用油缸、油馬達加齒輪、齒條來實現(xiàn)直線運動。 雙作用單活塞桿油缸:液壓機械手中實現(xiàn)手臂的往復運動用得最多的是雙作用單活塞桿油缸。機構(gòu)上可以是油缸體固定、活塞桿運動；也可以是活塞桿固定，而缸體運動。如做成伸縮式雙活塞桿油缸，既能滿足行程要求，油缸的體積又小。絲桿螺母機構(gòu)：該機構(gòu)傳動的特點是易于自鎖，但傳動效率低。本機械手的手臂有往復的直線運動，不需要很大的行程，考慮到結(jié)構(gòu)的簡單性和設計的經(jīng)濟性，選用缸體固定活塞桿運動的雙作用單活塞桿氣缸。手臂的導向裝置系根據(jù)安裝形式、結(jié)構(gòu)及負荷等條件來確定。 機座結(jié)