論文-四自由度搬運機械手的設(shè)計

1、-. z.編號：本科畢業(yè)設(shè)計題目：四自由度搬運機械手的設(shè)計學(xué)院：機械工程學(xué)院專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化年級：12級*：指導(dǎo)教師：完成日期：2016年5月31日-. z-. z目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc452450314摘要 PAGEREF _Toc452450314 h 2HYPERLINK l _Toc452450315Abstract PAGEREF _Toc452450315 h 2HYPERLINK l _Toc4524503161引言 PAGEREF _Toc452450316 h 2HYPERLINK l _Toc4524503171.

2、1機械手研究的背景及其意義 PAGEREF _Toc452450317 h 2HYPERLINK l _Toc4524503181.2機械手的研究現(xiàn)狀和開展前景 PAGEREF _Toc452450318 h 2HYPERLINK l _Toc4524503191.3機械手的種類及其應(yīng)用 PAGEREF _Toc452450319 h 2HYPERLINK l _Toc4524503201.4機械手研究的主要容 PAGEREF _Toc452450320 h 2HYPERLINK l _Toc4524503212機械手總體方案的設(shè)計 PAGEREF _Toc452450321 h 2HYPER

3、LINK l _Toc4524503222.1 機械手的功能以及技術(shù)要求 PAGEREF _Toc452450322 h 2HYPERLINK l _Toc4524503232.2 機械手的整體構(gòu)造設(shè)計 PAGEREF _Toc452450323 h 2HYPERLINK l _Toc4524503242.3機械手的主要部件及其自由度 PAGEREF _Toc452450324 h 2HYPERLINK l _Toc4524503252.3.1 機械手的主要部件組成 PAGEREF _Toc452450325 h 2HYPERLINK l _Toc4524503262.3.2 機械手的自由度

4、PAGEREF _Toc452450326 h 2HYPERLINK l _Toc4524503272.4 機械手的動作過程及其時間配置 PAGEREF _Toc452450327 h 2HYPERLINK l _Toc4524503282.4.1 機械手動作形式及其順序確實定 PAGEREF _Toc452450328 h 2HYPERLINK l _Toc4524503292.4.2 機械手動作過程中的時間配置 PAGEREF _Toc452450329 h 2HYPERLINK l _Toc4524503302.3 機械手動作過程中根本參數(shù)確實定 PAGEREF _Toc45245033

5、0 h 2HYPERLINK l _Toc4524503313機械手的傳動機構(gòu)以及執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計 PAGEREF _Toc452450331 h 2HYPERLINK l _Toc4524503323.1 機械手機構(gòu)的模塊化設(shè)計 PAGEREF _Toc452450332 h 2HYPERLINK l _Toc4524503333.1.1 機械手構(gòu)造模塊劃分所遵循的原則 PAGEREF _Toc452450333 h 2HYPERLINK l _Toc4524503343.1.2 機械手模塊化設(shè)計的一般方法 PAGEREF _Toc452450334 h 2HYPERLINK l _Toc45

6、24503353.2 機械手的組成及其模塊化 PAGEREF _Toc452450335 h 2HYPERLINK l _Toc4524503363.3 機械手根本構(gòu)造構(gòu)成及其設(shè)計流程 PAGEREF _Toc452450336 h 2HYPERLINK l _Toc4524503373.3.1 機械手的根本構(gòu)造 PAGEREF _Toc452450337 h 2HYPERLINK l _Toc4524503383.3.2 機械手的總體設(shè)計流程 PAGEREF _Toc452450338 h 2HYPERLINK l _Toc4524503393.4 機械手執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計 PAGEREF _T

7、oc452450339 h 2HYPERLINK l _Toc4524503403.4.1 機械手手部的構(gòu)造設(shè)計 PAGEREF _Toc452450340 h 2HYPERLINK l _Toc4524503413.4.2 機械手手部構(gòu)造夾持爪的計算 PAGEREF _Toc452450341 h 2HYPERLINK l _Toc4524503423.5 機械手手臂構(gòu)造的設(shè)計 PAGEREF _Toc452450342 h 2HYPERLINK l _Toc4524503433.6 機械手底座構(gòu)造的設(shè)計 PAGEREF _Toc452450343 h 2HYPERLINK l _Toc45

8、24503444機械手的驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計 PAGEREF _Toc452450344 h 2HYPERLINK l _Toc4524503454.1 氣動驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計 PAGEREF _Toc452450345 h 2HYPERLINK l _Toc4524503464.2 氣動元件的選擇 PAGEREF _Toc452450346 h 2HYPERLINK l _Toc4524503474.2.1 氣壓泵的選擇 PAGEREF _Toc452450347 h 2HYPERLINK l _Toc452450348氣動系統(tǒng)中各控制和輔助元件的選擇 PAGEREF _Toc452450348 h

9、2HYPERLINK l _Toc4524503495機械手的控制系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc452450349 h 2HYPERLINK l _Toc4524503505.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟 PAGEREF _Toc452450350 h 2HYPERLINK l _Toc4524503515.2 PLC類型的選擇及I/O點確實定 PAGEREF _Toc452450351 h 2HYPERLINK l _Toc4524503525.2.1 PLC類型的選擇 PAGEREF _Toc452450352 h 2HYPERLINK l _Toc4524503535.2.2 PLC

10、I/O點確實定 PAGEREF _Toc452450353 h 2HYPERLINK l _Toc4524503545.3 PLC程序的編制 PAGEREF _Toc452450354 h 2HYPERLINK l _Toc4524503555.3.1 編寫PLC程序 PAGEREF _Toc452450355 h 2HYPERLINK l _Toc4524503565.3.2 制作N-S流程圖 PAGEREF _Toc452450356 h 2HYPERLINK l _Toc4524503575.3.3 PLC在程序編程中需要注意的具體事宜 PAGEREF _Toc452450357 h 2

11、HYPERLINK l _Toc4524503586總結(jié)及展望 PAGEREF _Toc452450358 h 2HYPERLINK l _Toc4524503596.1總結(jié) PAGEREF _Toc452450359 h 2HYPERLINK l _Toc4524503606.2展望 PAGEREF _Toc452450360 h 2HYPERLINK l _Toc452450361參考文獻 PAGEREF _Toc452450361 h 2HYPERLINK l _Toc452450362致 PAGEREF _Toc452450362 h 2-. z四自由度搬運機械手的設(shè)計摘要機械手是由于

12、現(xiàn)代科技高速開展以及其在現(xiàn)代工業(yè)、制造業(yè)領(lǐng)域中的高度應(yīng)用而出現(xiàn),特別是機械手在工業(yè)、制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用使得人類從繁重的、單調(diào)的、無意義的臟、亂、差的工作環(huán)境中徹底解放出來，大大推動了人類社會的前進步伐。所以本論文旨在設(shè)計出一款既實用本錢又低還能應(yīng)用于一般勞開工作中的四自由度搬運機械手,具體設(shè)計過程采用的是在機械設(shè)計領(lǐng)域比擬先進模塊化設(shè)計方法，就是對機械手的機械構(gòu)造、控制和驅(qū)動系統(tǒng)、以及各零部件等分類、分步進展設(shè)計。本課題所設(shè)計的這種四自由度搬運機械手可應(yīng)運于一般的流水作業(yè)線和個體貨倉的搬運等工作中,具有一定的實際意義和應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：機械手；四自由度；氣動驅(qū)動；可編程控制Design of f

13、or degree of freedom manipulatorAbstractRobot is due to the rapid development of modern science and technology and its emergence in modern industry, the manufacturing sector in the height of the application, especially in robot applications in industry, the manufacturing sector so that humanity from

14、 the heavy, monotonous, meaningless dirty, chaotic, poor working environment pletely liberated, and has great significance for the development of the human society. Therefore, this paper aims to design one that is both practical and low cost can be applied to general labor work carrying four degrees

15、 of freedom manipulator, the specific design process uses a more advanced modular design approach in the field of mechanical design, is the manipulator mechanical structure, control and drive systems, as well as parts and other classification, step by step design. This paper designed a robot that ca

16、n carry four degrees of freedom should be transported to the firing line and individual general warehouse work moving the like, have a positive practical importance and utilization value.Key Words: Manipulator; four degrees of freedom; pneumatic actuators; programmable control-. z-. z1引言1.1機械手研究的背景及

17、其意義機械手是當(dāng)今世界的科技革命開展飛速變革的必然產(chǎn)物，它的出現(xiàn)標(biāo)志著現(xiàn)今的工業(yè)、制造業(yè)水平開展到了前所未有高水平階段。最初出現(xiàn)的機械手只是應(yīng)用在航空航天和海洋勘探等高端科技領(lǐng)域，隨著近幾十年來計算機在科技領(lǐng)域全面應(yīng)用，科技革命的變革也加速了科學(xué)技術(shù)的蓬勃開展。在此背景下機械手技術(shù)也在飛速開展，并且在其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷地深入、飛速地拓寬，特別是近些年來機械手在現(xiàn)代制造業(yè)領(lǐng)域更是得到了非常廣泛的應(yīng)用。由于機械手是通過預(yù)先編寫好的程序來控制其動作次序和軌跡，所以機械手可以代替人力去完成那些單調(diào)的、重復(fù)的、特別是對于人類來說毫無意義的工作，除此之外機械手還能夠在惡劣的環(huán)境中完成那些人類不想完成的或不能

18、完成的工作，特別是在一些危險的工作環(huán)境或者是對精度要求較高的工作條件之下，機械手相比擬人力有得天獨厚的優(yōu)勢機械手在*些鄰域能夠完全替代人力，將人類從臟、亂、差的工作環(huán)境中解放出來，這是人類社會幾千年來的又一次變革和人類生活方式的又一次蛻變。特別是近幾十年來工業(yè)、制造業(yè)領(lǐng)域在機械手的廣泛應(yīng)用下發(fā)生了偉大的變革，在此背景下整個社會的生產(chǎn)力水平、產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率大大提高，與此同時在工業(yè)生產(chǎn)中現(xiàn)代工人的勞動強度也大大降低。機械手技術(shù)雖然開展迅猛，但現(xiàn)在市場上的機械手大多還處在高端應(yīng)用領(lǐng)域，價格也相對昂貴，不能滿足低本錢、低層次應(yīng)用領(lǐng)域的需求。所以本課題希望設(shè)計出一種本錢低、應(yīng)用層次相對較低的機械

19、手，填補這一領(lǐng)域市場的空白，這對于工業(yè)、制造業(yè)領(lǐng)域以及人類社會的開展都具有及其重要的意義和價值。在機械手技術(shù)領(lǐng)域中，機械手在模型設(shè)計上，四自由度機械手是機械手產(chǎn)品中的典型設(shè)計模型，在技術(shù)上，四自由度機械手技術(shù)門檻相對較低四自由度便于設(shè)計和實現(xiàn)，在應(yīng)用層面上，四自由度機械手對于一般的重復(fù)性工作條件完全滿足，在本錢上，四自由度機械手在滿足一些復(fù)雜動作的工作條件下便于實現(xiàn)低本錢，也就說其性價比相對較高，所以本論文以四自由度搬運機械手為課題進展研究旨在設(shè)計出一個比擬實用的、本錢低的、具有一定的實際應(yīng)用價值的機械手。1.2機械手的研究現(xiàn)狀和開展前景機械手是現(xiàn)代工業(yè)革命變革、現(xiàn)代工業(yè)水平高度提高催生的一種

20、新技術(shù)產(chǎn)品，從較高應(yīng)用層次來說，機械手是集機械設(shè)計、計算機程序控制等多領(lǐng)域知識和多種設(shè)計方法于一身的一種新型自動化裝備，特別是近年來互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)和應(yīng)運機械手已開場從自動化向智能化領(lǐng)域邁進。機械手雖然在近幾十年來才出現(xiàn)，其開展歷史并不算太長，機械手最早起源于美國，接著又在德國、日本等工業(yè)興旺國得到了飛速開展，然而我國近十年來雖然工業(yè)開展迅猛，可機械手在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用才剛剛起步，機械手設(shè)計的技術(shù)水平同國外仍有很大差距，特別實是在機械手的高端應(yīng)用領(lǐng)域，主要表達在機械手的可靠性和精度指標(biāo)上面。近年來機械手在工業(yè)、制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用突飛猛進，這對于工業(yè)文明的進步產(chǎn)生了雪崩式效應(yīng)，越來越多的無人化工

21、廠隨著機械手的開展如春筍般涌現(xiàn)。隨著進入21世紀(jì)以來，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速開展，工業(yè)、制造業(yè)領(lǐng)域正發(fā)生著一場偉大的變革，從美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)到德國的工業(yè)4.0，再到中國制造2025，世界工廠已經(jīng)開場由無人化工廠向智能化工廠轉(zhuǎn)變，在此歷史背景下機械手也正在從自動化向智能化的方向開展。1.3機械手的種類及其應(yīng)用本課題研究的機械手其動作自由度為4，雖然其動作自由度種類大多類似，但是因其在工業(yè)、制造業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用條件和具體工作要求的差異，所以機械手的外觀形狀、構(gòu)造、功能以及其具體動作次序和形式千差萬別，不過為了方便機械手的設(shè)計，機械手按照其的各系統(tǒng)的組成大致可以分為： = 1 * GB3 動力驅(qū)動系統(tǒng)、 = 2

22、* GB3 傳動執(zhí)行機構(gòu)、 = 3 * GB3 控制系統(tǒng)三大類。按照機械手的驅(qū)動動力源又可以細分為： = 1 * GB3 氣動驅(qū)動型機械手、 = 2 * GB3 液壓驅(qū)動型機械手。按照機械手的應(yīng)用環(huán)境又可以細分為: = 1 * GB3 通用型機械手、 = 2 * GB3 專用型機械手1。按照機械手的運動軌跡又可以細分為： = 1 * GB3 點位控制型機械手、 = 2 * GB3 連續(xù)式控制型機械手。機械手種類繁多其應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用場合頗多,特別是在工業(yè)、制造領(lǐng)域，機械手正在逐步取代人力成為工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的裝備。1.4機械手研究的主要容本課題研究的是四自由度搬運機械手，此類型的機械手大多為應(yīng)

23、用于工業(yè)、制造業(yè)領(lǐng)域的機械手，一般執(zhí)行一些單調(diào)的、重復(fù)性的工作，所以從設(shè)計層面上來說，在控制方面的設(shè)計比擬容易實現(xiàn)，本論文關(guān)于四自由度搬運機械手的設(shè)計方法采用的是機械設(shè)計領(lǐng)域比擬前瞻的模塊化設(shè)計方法，模塊化設(shè)計的工作主要是應(yīng)運在機械手控制系統(tǒng)的設(shè)計工作中，通過主程序和子程序的單獨編程和有效調(diào)用大大簡化了機械手控制系統(tǒng)設(shè)計的難度2。此外針對機械手的驅(qū)動系統(tǒng)、傳動及執(zhí)行機構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)以及各零部件等分類、分步進展設(shè)計，使得設(shè)計工作簡化且有序進展。機械手設(shè)計的總體工作容如下： = 1 * GB2 機械手的總體方案的設(shè)計。 = 2 * GB2 機械手的傳動機構(gòu)以及執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計。 = 3 * GB2 機械

24、手的驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計。 = 4 * GB2 機械手的控制系統(tǒng)設(shè)計。-. z2機械手總體方案的設(shè)計2.1 機械手的功能以及技術(shù)要求機械手是通過模仿人手臂的功能實現(xiàn)各種復(fù)雜的動作次序和軌跡來完成各種具體的工作和實現(xiàn)既定的功能，特別是在完成一些比擬復(fù)雜的運動形式和在一些比擬危險或有限的空間工作。本課題研究的四自由度固定式搬用機械手，主要應(yīng)運于一般的流水作業(yè)線和一些重量較輕的個體貨倉搬運等工作中，因其可實現(xiàn)大局部人手的功能，所以在現(xiàn)實應(yīng)運中具有一定的實際意義和較大的應(yīng)運價值。因為機械手大多應(yīng)運于一般的流水作業(yè)線，所以對其具體動作路勁和動作次序、時間的精度和偏差有較高的要求，我們要求機械手在實現(xiàn)其根本功能的

25、過程中能夠做到平穩(wěn)的、迅速的、準(zhǔn)確的搬運物體，保證整條流水線工作的有序運行，完成預(yù)先設(shè)定各種工作要求。2.2 機械手的整體構(gòu)造設(shè)計在對機械手進展構(gòu)造的設(shè)計時，不僅要滿足理論上對其動作具體過程的要求，還要同機械手的具體工作環(huán)境、工作空間的要求和限制相匹配，所以在機械手的設(shè)計過程中必須嚴(yán)格遵守如下根本原則： = 1 * GB3 要給予機械手的動作圍留有盡可能大的活動空間，并且所設(shè)計的機械手應(yīng)能完成多種運動形式以滿足不同的工作要求。 = 2 * GB3 在進展機械手的構(gòu)造設(shè)計時，要根據(jù)具體的工作環(huán)境和要求通過模仿人的手臂功能，然后在滿足工作要求的運動形式下來設(shè)計機械手的具體構(gòu)造和機械手的姿態(tài)以及運動

26、方式。 = 3 * GB3 機械手構(gòu)造的設(shè)計并不是淡淡的做到其性能的最正確，還要同時考慮它的經(jīng)濟性，要力求以最簡單的構(gòu)造、最輕的自身重量、最低的本錢取滿足具體的工作性能要求，如機械手的行程圍、最大負載能力和運動的平穩(wěn)性、準(zhǔn)確性等。2.3機械手的主要部件及其自由度2.3.1 機械手的主要部件組成本論文所研究的四自由度搬運機械手，主要是用來模仿人手的功能，所以其構(gòu)造部件也類似人手臂的組成，從整體上來說包括機械手部、機械臂、和底座三大局部?？墒菣C械手畢竟和人手有很大的不同，它還需要有動力驅(qū)動的局部、控制的局部和執(zhí)行的局部，所以機械手的主要部件包括： = 1 * GB3 電動機、 = 2 * GB3

27、氣壓泵、 = 3 * GB3 氣壓缸、 = 4 * GB3 底座、 = 5 * GB3 立柱、 = 6 * GB3 大臂、 = 7 * GB3 小臂、 = 8 * GB3 機械夾手部等。2.3.2 機械手的自由度機械手是對于人的手臂功能模仿相當(dāng)成功的產(chǎn)品，根本上可以實現(xiàn)人手的一些根本的動作形式，不過區(qū)別在于機械手不需要做的像人手那樣靈活自如，在具體實際工作的應(yīng)用中進展了一定的簡化處理，具體構(gòu)造設(shè)計這要看機械手實際的工作環(huán)境、要求以及本錢等問題，也就是盡可能以最少的自由度實現(xiàn)實際的工作要求。人的手臂堪稱是世界上最完美的機器，因為它共有6個自由度，能過完成任何復(fù)雜的動作過程和任何方式的運動，所以在

28、各種仿生學(xué)井噴的今天，對機械手的研究具有極其重要的意義和價值。本課題研究的四自由搬運機械手主要用于一般的流水作業(yè)線和搬用個別重量較輕物體的搬運，為了滿足具體的工作要求本課題所設(shè)計的機械手應(yīng)該具備：上升、下降、水平移動、回轉(zhuǎn)和機械手夾持手部的伸縮等運動形式，針對目標(biāo)工作要求及機械手的動作形式的研究，本課題設(shè)計的機械手4個自由度3。根據(jù)本課題設(shè)計的機械手的具體運動形式，我們可以將機械手的四個自由度大致分為： = 1 * GB3 方向控制、 = 2 * GB3 工作執(zhí)行兩個方面。其中在方向控制方面包含：水平回轉(zhuǎn)和水平移動2個自由度，在工作執(zhí)行方面包括：小臂的升降和機械手手部的夾放2個自由度。此外，以

29、上自由度在實際工作中可進展有序組合，從而完成一些復(fù)雜的動作形式和要求。2.4 機械手的動作過程及其時間配置2.4.1 機械手動作形式及其順序確實定本課題研究的機械手主要用于在一般的流水作業(yè)線上和重量較輕的個體貨物搬運工作中執(zhí)行一些簡單且重復(fù)性的動作，所以機械手的整體動作形式具體可以切分為如下幾個相互獨立的動作形式： = 1 * GB2 水平回轉(zhuǎn)機械手的大臂隨著立柱可以實現(xiàn)水平回轉(zhuǎn)240度，然后在配合上大臂的水平移動可以使機械手到達以底座為圓心以大臂為半徑的半圓圍的任意一點。 = 2 * GB3 軸向移動機械手小臂可以隨著機械手大臂通過氣壓缸的收縮實現(xiàn)小臂的軸向移動300mm，大大擴大了機械手的

30、移動行程和動作圍。 = 3 * GB3 豎直升降機械手大臂在立柱上通過氣壓缸的伸縮可以到達320mm的升降行程，這個行程可以有效避開工作過程中的大多障礙物，大大提升了機械手的應(yīng)用圍。 = 4 * GB3 機械手手部的旋轉(zhuǎn)機械手手部可水平旋轉(zhuǎn) QUOTE 便于調(diào)整夾取器件的角度。 = 5 * GB3 機械手的夾放通過氣壓缸控制機械手夾放力度，保證物體在搬運不會意外掉落，通過PLC準(zhǔn)確控制機械手的夾放時間，保證物體在搬運過程的有序進展。以上機械手的各部件動作形式在工作過程相互獨立，通過PLC可編程控制器的有效控制，實現(xiàn)各部件之間的動作相互組合且有序進展，從而完成具體的工作要求。2.4.2 機械手動

31、作過程中的時間配置本課題所研究的機械手主要是用于一般的流水作業(yè)線和一些器件的搬運，其根本動作軌跡大多都是類似的，只不過是在具體動作形式和時間配置上有參數(shù)上的區(qū)別，所以本課題研究的機械手的新穎之處就在于充分解決了這一問題，本論文中的控制系統(tǒng)采用的是PLC可編程控制器，它可以實現(xiàn)隨工作環(huán)境和任務(wù)的不同，把機械手的每一個具體動作形式和動作時間根據(jù)具體工作情況參數(shù)化，如此設(shè)計出的機械手可適用于任何工作環(huán)境和完成任何工作任務(wù)，大大提高的機械手的通用性。2.3 機械手動作過程中根本參數(shù)確實定機械手的設(shè)計包括構(gòu)造設(shè)計、功能設(shè)計以及各種驅(qū)動及動力系統(tǒng)的設(shè)計，不過這些設(shè)計首先要得在機械手動作過程中的根本參數(shù)確定

32、的根底上，然后再展開后續(xù)的設(shè)計工作，機械手動作過程中的根本參數(shù)如下表2-1所示：表2-1 機械手動作過程中的根本參數(shù)伸縮伸縮行程升降升降行程伸縮速度升降速度回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)圍手指夾放夾放圍回轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)動速度機械手的最大工作半徑機械手手臂的最大中心高度機械手的抓取重量-. z3機械手的傳動機構(gòu)以及執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計3.1 機械手機構(gòu)的模塊化設(shè)計模塊化的設(shè)計思想就是將一個系統(tǒng)和機構(gòu)組成復(fù)雜的機械產(chǎn)品在設(shè)計時劃分為假設(shè)干個彼此相互獨立的單元體，對每個單元體單獨設(shè)計，這樣可以大大降低機械產(chǎn)品的設(shè)計難度。在設(shè)計時各個單元體之間要分開自行設(shè)計，但是過程中必須要保證的一點是對于各個模塊、各個單元體的設(shè)計一定要實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，

33、這樣既可以使設(shè)計過程標(biāo)準(zhǔn)化降低設(shè)計難度和本錢，也可以便于產(chǎn)品最后的模塊組合，同時還有利于提高各模塊在設(shè)計過程中的可調(diào)整性以及各同類單元體之間的互換性。模塊化設(shè)計思想是機械設(shè)計領(lǐng)域比擬前瞻的設(shè)計思想，它的出現(xiàn)是為了適應(yīng)新形勢下產(chǎn)品設(shè)計的快節(jié)奏、多樣化、產(chǎn)品越來越復(fù)雜的新要求。一個優(yōu)秀的機構(gòu)設(shè)計必須實現(xiàn)在機構(gòu)中各單元體的功能獨立和物理機構(gòu)獨立的有機結(jié)合，這樣不僅在設(shè)計時使復(fù)雜的機械構(gòu)造簡單化大大降低了設(shè)計難度，而且有利于后期對機械產(chǎn)品的維修和更新?lián)Q代。3.1.1 機械手構(gòu)造模塊劃分所遵循的原則在模塊化的設(shè)計思想中需要將產(chǎn)品劃分為假設(shè)干個彼此間相互獨立的單元體，對于模塊的劃分一般遵循如下根本原則：

34、= 1 * GB2 模塊數(shù)的劃分不是越多越好，在減少模塊自身復(fù)雜程度的同時，還應(yīng)盡量減少模塊總數(shù)，這樣有利于降低設(shè)計時的工作量和設(shè)計后期的模塊組合復(fù)雜度。 = 2 * GB2 模塊數(shù)的劃分越多則其組合方案也就越復(fù)雜，所以我們力求用最少的模塊數(shù)來實現(xiàn)最多的模塊組合。 = 3 * GB2 模塊的劃分要考慮其對本錢的影響，我們要力現(xiàn)其本錢和成果的統(tǒng)一，對于我們所設(shè)計出的產(chǎn)品要做到性能和經(jīng)濟性的最優(yōu)化。 = 4 * GB2模塊的劃分必須保證各模塊功能和機構(gòu)的獨立以及二者有機結(jié)合。 = 5 * GB2 模塊的劃分必然會對其產(chǎn)品的質(zhì)量精度、剛度等產(chǎn)生一定的影響，所以我們在劃分過程中應(yīng)充分考慮這一影響。3.

35、1.2 機械手模塊化設(shè)計的一般方法對于一個機械產(chǎn)品來說，機構(gòu)和功能的關(guān)系是相互依存的，而相對于機構(gòu)之間的聯(lián)系，功能之間的關(guān)系更加重要。在產(chǎn)品的整個系統(tǒng)中，各項功能之間存在著并行和上下兩種關(guān)系。所謂上下級關(guān)系我們又稱之為前后級關(guān)系，它是指在系統(tǒng)中的*個功能會因另一個功能的出現(xiàn)而出現(xiàn)，其中，最先出現(xiàn)的功能我們稱之為上位功能，而被引出的功能我們稱之為下位功能。由此可見它們之間的關(guān)系是相對的，隨二者出現(xiàn)的先后次序而改變。而并行關(guān)系則是指雖然一個功能仍是因*一功能的出現(xiàn)而出現(xiàn)，但不同的一點是此時出現(xiàn)2個功能，這時的關(guān)系則為并行關(guān)系。3.2 機械手的組成及其模塊化本課題研究的是四自由度搬運機械手，這種機械

36、手主要用于一般的流水作業(yè)線和一些重量較輕的貨物搬用，為了降低機械手的設(shè)計難度我們將機械手按其功能用模塊化的方法分成假設(shè)干個根本的獨立功能分別進展設(shè)計，然后對各個相互獨立的功能模塊按要求進展組合，從而可以設(shè)計出不同規(guī)格、不同功能系列的產(chǎn)品4。當(dāng)產(chǎn)品需要維修或更新?lián)Q代時，可以通過對產(chǎn)品的局部功能模塊進展改良或重新設(shè)計，這樣可以使得設(shè)計本錢和后期維修本錢大大降低，同時也大大縮短了產(chǎn)品的設(shè)計周期。通過對機構(gòu)零部件標(biāo)準(zhǔn)化和功能模塊化的有機統(tǒng)一，充分實現(xiàn)產(chǎn)品的可變性和系列化，滿足不同的工作要求，大大提高機械手的通用性。3.3 機械手根本構(gòu)造構(gòu)成及其設(shè)計流程3.3.1 機械手的根本構(gòu)造本課題設(shè)計的四自由度搬

37、運機械手要求具有占地面積較小而活動圍相對較大的特點，同時還要求有較高的平穩(wěn)性和精度。所以對于機械手的構(gòu)造的設(shè)計應(yīng)盡量簡單，這樣可以減少動作的誤差疊加，同時還應(yīng)該盡量提高產(chǎn)品的通用性和降低本錢5。機械手的根本構(gòu)造設(shè)計如圖3-1所示。圖3-1 機械手的整體構(gòu)造簡圖3.3.2 機械手的總體設(shè)計流程由于本課題研究的機械手主要用于器件的搬用，所以只有首先確定了機械手搬用器件的有效重量,之后才能確定相關(guān)的力、力矩等技術(shù)參數(shù)，然后才能進展整個機構(gòu)及其各個模塊的設(shè)計，最后才能對模塊進展組合以及構(gòu)造的調(diào)整和修改，實現(xiàn)對產(chǎn)品的設(shè)計和完善。所以關(guān)于機械手的設(shè)計必須遵循一定的設(shè)計流程,這樣便于實現(xiàn)設(shè)計過程的標(biāo)準(zhǔn)化并大

38、大簡化流程,有利于本錢的降低。機械手的具體的設(shè)計流程圖如圖3-2所示。3.4 機械手執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計機械手在作業(yè)時，與完成具體工作直接相關(guān)的機構(gòu)稱為執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計的合理與否直接影響機械手工作性能的好壞以及機械手的整體本錢，所以執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量對于整個機械手的性能有著至關(guān)重要的影響。根本上機械手的整個設(shè)計工作都是以執(zhí)行機構(gòu)為中心,首先根據(jù)目的功能來進展執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計，然后再通過執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，最后整個設(shè)計工作完成6。確 定 抓 重手 部 設(shè) 計手 臂 設(shè) 計底座及其它零部件設(shè)計將模塊進展組合裝配圖3-2 機械手的設(shè)計流程圖3.4.1 機械手手部的構(gòu)造設(shè)計本課題研究的機械手

39、主要用于流水線上器件的搬用，而機械手手部的構(gòu)造是與實際工作物體直接接觸的最終執(zhí)行機構(gòu)，所以機械手手部構(gòu)造確實定應(yīng)與實際工作中所搬用物體的類型相適應(yīng)。我們此次設(shè)計的機械手要求起具有一定的通用性、低本錢、且便于控制，所以最終選用氣動控制型機械手，并且采用夾持式構(gòu)造以便滿足其通用型的要求7。機械手手部的具體構(gòu)造如3-3圖所示。圖3-3 機械手手部構(gòu)造簡圖3.4.2 機械手手部構(gòu)造夾持爪的計算夾持氣爪的選擇要根據(jù)氣爪的具體工作環(huán)境而定，包括夾持氣爪所搬運貨物的重量、尺寸以及氣爪的工作行程和空間圍等，本課題所研究的機械手在工作時搬運的標(biāo)準(zhǔn)器件其具體參數(shù)為：,夾持點距轉(zhuǎn)軸中心的最大力臂為, 由此計算并確定

40、夾持氣爪的規(guī)格。夾持氣爪對器件加持力的計算如下： QUOTE (3-4)其中： QUOTE 表示平安系數(shù)，一般取值 QUOTE ； QUOTE 表示工況系數(shù)一般情況下受器件慣性力的影響較大 QUOTE ，表示器件的加速度，表示器件的重力加速度)； QUOTE 表示位置系數(shù)；表示器件的重量；計算過程中分別取 QUOTE ， QUOTE ， QUOTE ；則由式3-1可得：所以夾持力矩根據(jù)最小的夾持力計算為：根據(jù)上述計算結(jié)果，選取 QUOTE 氣爪，其主要性能參數(shù)為： = 1 * GB3 手抓開合時間為 QUOTE ； = 2 * GB3 氣爪的夾持力矩為； = 3 * GB3 機械手部的重復(fù)定位

41、精度為 QUOTE 。3.5 機械手手臂構(gòu)造的設(shè)計本課題研究的機械手其手臂的構(gòu)造組成包括：大臂水平臂和小臂垂直臂兩局部，大臂用來實現(xiàn)水平的回轉(zhuǎn)然后再配合小臂在大臂上的伸縮移動實現(xiàn)水平面位置的全覆蓋，小臂局部利用氣動系統(tǒng)實現(xiàn)垂直的升降，這樣機械手便可在一定的立體空間任意移動，實現(xiàn)貨物的準(zhǔn)確定位和搬用。此外，對于機械臂的設(shè)計還應(yīng)該遵循2個根本原則： = 1 * GB2 機械臂在工作過程中需具備一定的運動精度和定位精度，所以在設(shè)計時要保證各機械臂必須有一定的剛度； = 2 * GB2 涉及到對于機械手產(chǎn)品本錢問題以及具體實際工作的要求，應(yīng)保證手臂的構(gòu)造盡量簡單、重量盡量輕，以到達節(jié)約材料、減少機械手

42、的運動慣性使其動作靈活的目的。機械手手臂是保證機械手爪部按照指定路線移動的重要運動部件，機械手四自由度就是由手臂的構(gòu)造來保證的，因此我們對于機械手手部運行軌跡和定位精度的要求都要通過手臂來保證，所對于手臂我們有如下要求： = 1 * GB3 要求手臂的重量盡可能輕，這樣可以大大降低手臂運動時的慣性沖擊、使動作更加靈活，同時還可以大大節(jié)約材料。 = 2 * GB3 要求機械臂必須具有一定的剛度，因為這樣可以大大提高機械手運動的精度和定位的精度8。 = 1 * GB2 豎直升降模塊的設(shè)計豎直臂是實現(xiàn)機械手上下升降的模塊，它的動力驅(qū)動用到的是氣壓缸，豎直臂由于定位不可靠，在運行過程中受工作行程、工作

43、壓力等因素影響較大，所以為了保證氣缸在運行過程之中的穩(wěn)定性，故而選擇雙聯(lián)氣缸。當(dāng)活塞桿克制載荷收縮做工時，根據(jù)機械臂初選的工作壓力以及工作載荷，確定氣缸的徑為： QUOTE 3-2其中：為氣壓缸的徑 QUOTE ；為氣壓活塞的載荷 QUOTE ；為氣壓缸受到的壓力 QUOTE ； QUOTE 為氣缸總的機械效率一般取 QUOTE ；考慮到氣缸中活塞桿的直徑以及具體工況： QUOTE 3-3根據(jù)豎直臂收縮氣缸的具體工作要求以及工作過程中的具體數(shù)據(jù)參數(shù)：伸縮時間 QUOTE ,行程 QUOTE ，氣缸中活塞的工作載荷 QUOTE ，可得氣缸的徑D為 QUOTE ： = 2 * GB2 水平伸縮模塊

44、的設(shè)計由于水平臂只在平面運動而且只有一端定位，所以為了保證水平臂的剛性，我們采用水平鋼桿和氣壓缸組合使用的方法，所以氣缸只需要選用筆形氣缸即可，根據(jù)水平臂收縮氣缸的具體工作要求以及工作過程中的具體數(shù)據(jù)參數(shù)：伸縮時間 QUOTE ,行程 QUOTE ，氣缸中活塞的工作載荷 QUOTE ，可得氣缸的徑D為 QUOTE ：根據(jù)上述計算結(jié)果，選取 QUOTE 氣缸，水平安裝重復(fù)定位的精度為 QUOTE 。3.6 機械手底座構(gòu)造的設(shè)計本課題研究的機械手出于對其本錢和應(yīng)運場景的考慮，故決定設(shè)計為固定式機械手，這就要求它的底座采用固定式，如此不僅有利于降低本錢，對于機械手整體剛性的提高也非常重要。此外，固定

45、式機械手對底座的構(gòu)造要求較低，只需其滿足機械手的定位要求即可。機械手底座的機構(gòu)設(shè)計如附件底座圖。-. z4機械手的驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計本課題研究的機械手的驅(qū)動系統(tǒng)共分為電力驅(qū)動和氣動驅(qū)動2種驅(qū)動系統(tǒng)，但一般情況下對這2種驅(qū)動系統(tǒng)的工作同步性的要求，所以一般作為電氣驅(qū)動系統(tǒng)來綜合設(shè)計。驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計就是指對于驅(qū)動系統(tǒng)動力源的選擇以及對于驅(qū)動系統(tǒng)傳動機構(gòu)的設(shè)計，此外還包括對于驅(qū)動元件的選型和設(shè)計校核。4.1 氣動驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計本課題所設(shè)計的氣動驅(qū)動系統(tǒng)根本上用于機械手動作的各個環(huán)節(jié)，從機械手大臂的擺動到小臂的伸縮進退再到小臂的上升下降，以及機械手手部的夾緊和松放都用到了氣動驅(qū)動，故本課題關(guān)于四自由度搬運

46、機械手的設(shè)計核心在于一整套氣動驅(qū)動方案的設(shè)計，驅(qū)動原理圖的設(shè)計如附件氣動驅(qū)動原理圖:本課題設(shè)計的機械手的氣動驅(qū)動系統(tǒng)用到氣壓泵、過濾調(diào)壓器消除脈動、吸收水氣、冷卻、電磁換向閥、氣壓回路、筆形氣缸、雙聯(lián)氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸還有氣爪等各類元器件。當(dāng)機械手工作時,氣動驅(qū)動系統(tǒng)中的各執(zhí)行元件將會按照預(yù)先設(shè)定好的程序有序工作,具體工作原理為：2位5通先導(dǎo)式電磁換向閥承受由可編成控制器PLC控制的短脈沖信號，控制各氣壓缸前進后退動作，同時我們再利用串聯(lián)在電磁換向閥進出口位置的單向節(jié)流閥來控制其開口大小，從而實現(xiàn)對氣壓回路中壓縮氣流速度的控制，如此實現(xiàn)氣壓系統(tǒng)中氣壓元件的有序工作9。4.2 氣動元件的選擇4.2.

47、1 氣壓泵的選擇氣壓泵是氣壓回路中提供動力源壓縮空氣流的氣壓元件，氣壓泵的選擇，首先是對氣壓泵的類型確實定，這要看氣壓回路對氣壓的特性要求而定，緊接著就是氣對壓泵具體型號確實定，這就要通過計算出氣壓回路中氣壓缸的耗氣量總和以及所需的氣體壓力來確定氣壓泵的吸入流量和輸出氣壓，如此，便可最終確定出氣壓泵的具體型號。為了方便計算我們一般忽略氣缸管道的容積、氣缸的直徑、行程、換向閥到氣缸管道的容積以及氣缸的動作時間等因素這些都直接影響氣缸的換氣量，所以在單位時間氣缸空氣耗氣量的計算過程如下： QUOTE 4-1式中：Q表示在單位時間氣缸壓縮氣體的消耗量( QUOTE )； Q1表示無活塞桿端氣缸進氣時

48、壓縮氣體的消耗量 QUOTE )； QUOTE 表示有活塞桿端氣缸進氣時壓縮氣體的消耗量 QUOTE )；為氣缸部的直徑；為氣缸活塞桿的直徑；分別表示氣缸活塞的往返程時間；表示氣缸活塞的行程；水平臂氣缸的壓縮空氣耗氣量計算過程如下：時間 QUOTE ，行程 QUOTE ，缸徑 QUOTE ，由公式4-1可得：豎直臂氣缸的壓縮空氣耗氣量計算過程如下10：時間 QUOTE ，行程 QUOTE ，缸徑 QUOTE ，由公式4-1可得：綜合以上計算,本課題最終決定選用的氣壓泵為日豹，其具體性能參數(shù)為： QUOTE QUOTE QUOTE QUOTE 。氣動系統(tǒng)中各控制和輔助元件的選擇氣動系統(tǒng)的工作原理

49、總的來說首先是由氣泵來提供氣流,然后再經(jīng)過各種控制閥、氣動回路、執(zhí)行氣動缸等的設(shè)計使其完成既定的工作要求和任務(wù)。氣動控制閥是整個氣動回路有序運行的關(guān)鍵，在氣動系統(tǒng)過氣壓泵壓縮空氣來推動各氣壓缸等執(zhí)行元件工作，而各執(zhí)行元件的動作順序和速度則需要氣動回路中的各類控制閥通過控制壓縮空氣的方向和流量來實現(xiàn)。氣動控制閥的部工作原理與實際功用與液壓控制閥非常的相似，只是在構(gòu)造和外形設(shè)計上有些差異。按照不同的適用需求可分為以下幾類11。 = 1 * GB2 方向控制閥的選擇方向控制閥主要是在氣壓回路中控制執(zhí)行元件氣缸的啟動、停頓和方向的控制類元件，它的工作原理是通過改變壓縮氣體的通斷和方向來控制氣壓回路中的

50、執(zhí)行元件完成預(yù)定的工作要求。方向控制閥種類繁多，具體分類如下：根據(jù)控制閥空氣流通方向的不同我們可以將其分為： = 1 * GB3 單向型控制閥； = 2 * GB3 雙向型的控制閥。根據(jù)控制閥控制方式的不同我們可以將其分為： = 1 * GB3 人力控制閥； = 2 * GB3 機械換向閥； = 3 * GB3 氣壓控制換向閥； = 4 * GB3 電磁控制換向閥。根據(jù)控制換向閥閥芯有幾個切換工作的位置定義為幾位閥，根據(jù)控制閥換氣端口的數(shù)量定義為幾通閥。由于本課題研究的機械手要滿足自動控制的要求以及氣缸工作時的具體要求最終選擇先導(dǎo)性2位5通電磁換向閥。 = 2 * GB2 流量控制閥的選擇在機

51、械手的工作過程中要保證整個動作過程的有序運行就需要對機械手的各個動作元件的速度進展有效的控制，這些都需要通過流量控制閥來實現(xiàn)。流量控制閥的工作原理主要是通過改變流過流量控制閥的氣流流通截面積來到達對流量控制的目的，各類流量控制閥總的來說小異，其大體上共分為3類： = 1 * GB3 節(jié)流閥； = 2 * GB3 單向節(jié)流閥； = 3 * GB3 排氣節(jié)流閥。由于本課題所用到的氣缸需要實現(xiàn)雙向工作，所以需要2個單向節(jié)流組合實現(xiàn)。 = 3 * GB2 壓力控制閥的選擇壓力控制閥顧名思義就是用來控制回路中氣流壓力大小的，根本上是氣壓回路中必用氣壓元件，根據(jù)壓力控制閥的功用可以分為： = 1 * GB

52、3 減壓閥； = 2 * GB3 順序閥； = 3 * GB3 溢流閥平安閥。本課題所選用的是溢流閥，它主要用于氣壓泵的出口處，作為氣壓回路的壓力保護裝置。-. z5機械手的控制系統(tǒng)設(shè)計本課題研究的機械手因其主要用于一般流水生產(chǎn)線上,對其自動化和控制性要求較高,故我們所設(shè)計的控制系統(tǒng)采用PLC作為其控制單元、氣動系統(tǒng)作為其執(zhí)行單元，這樣的控制系統(tǒng)不僅簡單易于實現(xiàn)，而且可靠性和穩(wěn)定性較好，其各方面性能大大優(yōu)于一般的繼電器控制系統(tǒng)。5.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟在PLC控制系統(tǒng)的運行的過程中我們是根據(jù)具體的工作要求進展程序設(shè)計，通過程序的運行來實現(xiàn)它PLC的控制功能，所以關(guān)于可編成控制器PLC的

53、控制系統(tǒng)的設(shè)計其主要任務(wù)在于對其運行程序的設(shè)計，其具體的設(shè)計步驟如下12： = 1 * GB2 根據(jù)四自由度搬運機械手的運行規(guī)律及其具體的工作要求對可編成控制器PLC的控制系統(tǒng)所控制的動作形式和動作順序進展設(shè)計。 = 2 * GB2 確定和分配可編成控制器PLC的控制系統(tǒng)的輸出以及輸入設(shè)備，簡單來說就是對于能夠?qū)崿F(xiàn)控制功能的PLC信號我們要確定其輸入口和輸出口的分配和布置。 = 3 * GB2 根據(jù)所需實現(xiàn)的具體動作形式和動作順序進展程序的設(shè)計，并畫出相應(yīng)梯形圖。 = 4 * GB2 通過計算機依照我們所設(shè)計的梯形圖對PLC進展編程。 = 5 * GB2 運行和調(diào)試程序。5.2 PLC類型的選

54、擇及I/O點確實定5.2.1 PLC類型的選擇不同的PLC產(chǎn)品由于其性能與規(guī)格的各不一樣,所以按其構(gòu)造形式、功能差異的不同分為如下幾類： = 1 * GB2 根據(jù)各PLC產(chǎn)品功能差異的不同，可將PLC分為高檔、中檔和低檔。 = 2 * GB2 按照可編成控制器PLC輸入和輸出點其數(shù)據(jù)構(gòu)造形式差異，我們可以將可編成控制器PLC分成整體式和模塊式兩種類型。 = 1 * GB3 整體式PLC：顧名思義就是將包括電源、I/O接口、CPU等在的各種可編程控制器所用到的部件都集中裝到一起，使其成為一個整體式的構(gòu)造。這樣的PLC滿足體積小、構(gòu)造緊湊和本錢低等特點，因此一般在小型PLC的構(gòu)造中多采用此類PLC

55、。此外，因其在根本單元也接有局部擴展單元因而也具有局部擴展功能，可是相比擬模塊式的PLC其仍然具有一定局限性。 = 2 * GB3 模塊式PLC：模塊式PLC是機械自動化技術(shù)針高速開展,尤其是在控制鄰域正在從固定程序控制向多變、可調(diào)的由具體工作任務(wù)主導(dǎo)的可編程控制，特別是近年來模塊化設(shè)計思想在程序編程領(lǐng)域的應(yīng)運，通過模塊化的思想實現(xiàn)主程序和子程序的組合、調(diào)用大大降低了程序編寫和修改的復(fù)雜程度，可編程控制器在此背景下應(yīng)運而生并得到了迅猛的開展，其具體工作原理是將可編程控制器的PLC的各組成局部都分別做成彼此相互獨立的子模塊，包括：電源模塊、I/O接口模塊、模塊和其它各種功能模塊。這樣的PLC由于

56、其框架構(gòu)造明顯，所以組合裝配方便、便于功能的擴展和PLC的日常維修，因此為了降低設(shè)計得難度和工作的復(fù)雜程度一般在大中型的可編程控制器多采用此類構(gòu)造13。此外，可編程控制器的構(gòu)造設(shè)計還可以采用整體式和模塊式結(jié)合使用的方式，這樣既可以利用整體式構(gòu)造的集成優(yōu)點，又可以充分利用模塊式構(gòu)造的功能組合能力，如此一來便可充分利用其各自的優(yōu)點，在做到靈活配置各種功能、具有一定程度的擴展能的前提下還能把體積做的盡量小，同時還可以顯著降低設(shè)計制造的本錢，實現(xiàn)產(chǎn)品的最優(yōu)化。不過，根據(jù)本論文所研究的四自由度搬運機械手的特點最終決定選用模塊式的PLC構(gòu)造，具體型號為德國西門子型，因為該型是模擬數(shù)據(jù)塊運算，輸入輸出口為，

57、不僅完全滿足本論文所研究的機械手的控制要求而且還便于功能的擴展。5.2.2 PLCI/O點確實定PLC控制系統(tǒng)需要PLC控制信號連接輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，并合理分配輸入輸出點，具體布置如下表5-1和5-2所示：表5-1 PLC輸入點的分配情況輸入點I0I1I2I3I4I5I6I7計數(shù)器初始狀態(tài)常開常閉常開常開常開常開常開常開常開按鈕符號SB1SB2SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6CD1功能說明啟動停頓豎直氣缸上行接近到指定的位置豎直氣缸下行接近到指定的位置水平氣缸伸出接近到指定的位置水平氣缸收縮接近到指定的位置旋轉(zhuǎn)氣缸反轉(zhuǎn)接近到指定的位置旋轉(zhuǎn)氣缸正轉(zhuǎn)接近到指定的位置承受旋轉(zhuǎn)編碼器信號表5-2

58、 PLC輸出點分布情況輸出點Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7脈沖初始狀態(tài)常開常開常開常開常開常開常開常開常開按鈕符號YV1YV2YV3YV4YV5YV6YV7YV8DI1功能說明旋轉(zhuǎn)氣缸反轉(zhuǎn)接近開關(guān)旋轉(zhuǎn)氣缸正轉(zhuǎn)接近開關(guān)水平氣缸伸出接近開關(guān)水平氣缸收縮接近開關(guān)豎直氣缸上行接近開關(guān)豎直氣缸下行接近開關(guān)手抓抓緊手抓松開控制步進電機運行5.3 PLC程序的編制5.3.1 編寫PLC程序在PLC程序的編寫過程中最常用到的編程方法是梯形圖法，此外還有語句表法和功能塊圖法，因為梯形圖一般都是由按一定動作次序連接而成的繼電器以及只具有常開、常閉2種觸點，故而同電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中的電路圖特別類似，所以梯形圖法相對

59、于語句表法和功能塊圖法具有直觀易懂、編寫過程簡單的優(yōu)點。梯形圖的具體編寫過程包含3步： = 1 * GB2 根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)所要完成的任務(wù)以及具體的動作形式和次序設(shè)計出相應(yīng)的梯形圖。 = 2 * GB2 根據(jù)設(shè)計出的梯形圖進展相應(yīng)的編程，所編寫出的程序要滿足梯形圖的各指令要求。 = 3 * GB2 把預(yù)先編寫好的程序?qū)懭肟删幊炭刂破鱌LC的動態(tài)存儲器中，然后再對程序進展運行和調(diào)試14。5.3.2 制作N-S流程圖N-S流程圖在直觀上就相當(dāng)于一個程序，它用一些特定的圖形、流程線、以及簡要的說明文字來直觀、清晰、明確地表示程序的運行過程，如此一來大大簡化了我們在編寫程序時對程序運行過程思考的復(fù)雜性，此

60、外，由于本課題設(shè)計的機械手采用的是模塊化的設(shè)計方法，因而更適合用N-S流程圖進展設(shè)計。本課題研究的機械手的PLC程序滿足機械手的自動和單步兩種工作方式：自動就是在按下啟動鍵后，機械手從原點出發(fā)在執(zhí)行對物體進展搬運的整個過程后，接著回到原點自動進展下一次，直到按下停頓鍵后停頓工作。單步就是通過各個功能按鍵對機械手的上升、下降、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、夾緊、放松等具體動作進展單獨的控制，實現(xiàn)點動操作。具體N-S流程圖的設(shè)計如下： = 1 * GB2 設(shè)計主程序N-S控制原理圖如圖5-1所示：操作信號PLC旋轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動器旋轉(zhuǎn)氣缸大臂旋轉(zhuǎn)機械手伸縮氣缸驅(qū)動器升降氣缸驅(qū)動器夾放氣缸驅(qū)動器收縮氣缸升降氣缸夾放氣缸小臂