【正文】 我國機械手的研究和應用起步較晚，但是隨著國內(nèi)外機械手的快速發(fā)展、社會需求的增大和技術的進步，裝配機械手得到了迅速的發(fā)展，多品種、少批量生產(chǎn)方式和為提高產(chǎn)品質量及生產(chǎn)效率的生產(chǎn)工藝需求，是推動裝配機械手發(fā)展的直接動力。經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，PLc己十分成熟與完善?？鏸’具有通用性強，使用方便，適應面廣，可靠性高，抗干擾能力強，編程簡單等特點，弛t：在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位。1．設計原理 機械手主要由執(zhí)行機構．驅動機構和控制系統(tǒng)構成．。手部安裝在最前端，任務是來準確的抓取工件，當然一說到手一定是與人的相似，所以必須具備手指，而且應具有與人手相似的動作或能代替人完成一系列的動作，以此來達到目的。因此其必須安裝有液壓缸、電液脈沖馬達、電磁閥等作為其執(zhí)行機構的動力部分或輔助系統(tǒng)。其主要以電氣和氣壓驅動為主，只有少量的運用液壓和機械驅動。它的優(yōu)點是壓力高、體積小、力量大動作平穩(wěn)。氣壓驅動的元件是氣壓缸、氣壓馬達等。所以我們的手部采用此種驅動。我們通用的機械手則考慮到用步進電動機、直或交流司服電機、和變速箱等電氣驅動有動力源簡單、維護和使用比較方便。所以本設計用該種驅動形式。機械手的控制要素主要包括工作的順序、能提起多大的重量、運動的時間、到達的位置等。 控制系統(tǒng)可根據(jù)動作的要求設計數(shù)字順序。為了使其程序簡單、修改容易等優(yōu)點，本設計采用PLC控制系統(tǒng)來完成操作。機械手可隨其工作環(huán)境變化的需要再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發(fā)揮很好的功用，是柔性制造系統(tǒng)(FMS)中的一個重要組成部分。此外，智能化機械手還有許多類似人類的“生物傳感器”，如接觸傳感器、力傳感器、負載傳感器等．傳感器提高了機器手對周圍環(huán)境的白適應能力。比如，更換機械手手部末端操作器(手爪、工具等)便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務。因此，機械手技術的發(fā)展必將帶動其它技術的發(fā)展，機械手技術的發(fā)展和應用水平也可以從一個方面驗證一個國家科學技術和工業(yè)技術的發(fā)展和水平。1．按使用范圍分類 (1)固定程序的專用機械手通常根據(jù)主機的特定要求設計成固定程序(或簡單的可變程序)。 氣壓傳動機械手是以壓縮空氣的壓力來驅動執(zhí)行機構運動的機械手。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機械手的結構大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進行工作。氣壓傳動工作壓力較低，工作介質提取容易，而后排入大氣，處理方便，一般不需設置回收管道和容器：介質清潔，管道不易堵存在介質變質及補充的問題． (2)阻力損失和泄漏較小，在壓縮空氣的輸送過程中，阻力損失較小(一般不卜澆塞僅為油路的干分之一)，空氣便于集中供應和遠距離輸送。 (3)動作迅速，反應靈敏。氣動系統(tǒng)也能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。壓縮空氣可存貯在儲氣罐中，因此，發(fā)生突然斷電等情況時，機器及其工藝流程不致突然中斷。在易燃、易爆、多塵埃、強磁、強輻射、振動等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動與控制系統(tǒng)比機械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越，而且不會因溫度變化影響傳動及控制性能。由于氣動系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動元、輔件的材質和加工精度要求，制造容易，成本較低。此外氣源工作壓力較低，抓舉力較小。 (7)可編程序的通用機械手工作程序可變，以適應不同的工作對象，通用性強，適合于以多品種、中小批量生產(chǎn)為特點的柔性制造系統(tǒng)中。 (3)軍事用途機械手 (4)服務機械手如醫(yī)療機械手，家用機器人(機械手)等。目前應用的工業(yè)機械手中，很多是屬于點位控制方式的，如上下料搬運機械手?；『?、噴漆和檢測機械手等均屬連續(xù)軌跡控制方式根據(jù)力學的觀點，自由度指的是力學系統(tǒng)的獨立坐標的個數(shù)。比如一個質點的三維空間中的運動，由x，y，z三個坐標來描述；或者在球坐標系中，由r，e，(P三個坐標描述。本設計的機械手共有三個自由度，即：手臂的伸縮、手臂的上下擺動、手指的抓握。(1)夾緊機構機械手的是抓取工件的部分。當我們設計手爪時，首先要知道機械手的坐標形式、運動的速度和加速度的具體要求，還要考慮被夾緊的物體的重量、大小和慣性來計算。為了防止工件在被夾緊是有損壞，所以我們要在手爪的接觸部分加上彈性棉墊。所以我們應該對其工件加以保護。 機械式的夾緊機構是一種應用很廣泛的一種，它主要是更能夠與人的動作相協(xié)調(diào)，可以直線運動等。(2)軀干 軀干是由底盤和手臂兩大部分組成的。手臂是機械手的主要部分它由操作機的動力關節(jié)和連接桿件等構成，是用于支承和調(diào)整手腕和末端執(zhí)行器位置的部件，它主要是對手爪起到一個支撐作用，其也是通過可編程控制器的脈沖信號來控制電磁閥驅動氣壓缸控制手臂完成各種運動的．2．4 控制按鈕控制按鈕是一種利用人手來操作，、并具有能使彈簧復位的一種控制開關，在低壓電路中，常用于發(fā)布動作命令，遠距離控制各種電磁開關，再用電磁開關控制電動機等。2．5電磁式繼電器電磁式繼電器廣泛用于電力拖動控制系統(tǒng)中，其結構及工作原理與接觸器類似，也是由電磁機構和觸點系統(tǒng)組成。第三章控制流程3．1控制流程：機械手通常處于原位，圖中sQl為下限位開關，SQ2為上限位開關，SQ3$~SQ4分別為右、左限位開關，機械手的上下左右移動以及工件的夾持與松開均由電磁閥驅動氣缸來實現(xiàn)的，由電磁閥YVl控制機械手下降，YV2負責夾持及松開工件，YV3使機械手上升，YV4控制機械手右移，YV5控制機械手左移。第三章控制流程3．1控制流程：機械手通常處于原位，圖中sQl為下限位開關，SQ2為上限位開關，SQ3$~SQ4分別為右、左限位開關，機械手的上下左右移動以及工件的夾持與松開均由電磁閥驅動氣缸來實現(xiàn)的，由電磁閥YVl控制機械手下降，YV2負責夾持及松開工件，YV3使機械手上升，YV4控制機械手右移，YV5控制機械手左移。機械手動作順序表 步序輸入轉步輸 出 狀 杰條件YVlYV2YV3YV4YV5HL(下降)(夾持)(上升)(右移)(左移)(燈)0(原位)S04(S02)+1(下降)SBl+2(夾持)SQl+3(上升)KTl(3秒)++4(右移)S02++5(下降)S03上+6(松開)SQl7(上升)K02(2秒)上8(左移)S02