1、1.課程設計目的1.機械手的工作原理1.1.1機械手的概述機械手是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術特別是電子計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術領域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結合。 機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓舉重物的力量比人手大等特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應用。例如：(1)機床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床、組合機床上使用較為普遍。(2)在裝配作業(yè)中應用廣泛，在電子行業(yè)中它可

2、以用來裝配印制電路板，在機械行業(yè)中它可以用來組裝零部件。(3)可在勞動條件差，單調(diào)重復易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動。(4)可在危險場合下工作，如軍工品的裝卸、危險品及有害物的搬運等。(5)宇宙及海洋的開發(fā)。(6)軍事工程及生物醫(yī)學方面的研究和試驗。 1.1.2 機械手的工作方式機械手電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點之外，還要求有連續(xù)控制和手動控制等操作方式。工作方式的選擇可以很方便地在操作面板上表示出來。當旋鈕打向回原點時，系統(tǒng)自動地回到左上角位置待命。當旋鈕打向自動時，系統(tǒng)自動完成各工步操作，且循環(huán)動作。當旋鈕打向手動時，每一工步都要按下該工步按鈕才能實現(xiàn)。以下是設計該機械手控制程序

3、的步驟和方法。1、機械手傳送工件系統(tǒng)示意圖，如圖1所示。 圖1 機械手傳送示意及操作面板圖2.課程設計題目和要求機械手順序動作的要求是：1) 按下起動按鈕SB1時，機械手系統(tǒng)工作。首先上升電磁閥通電，手臂上升，至上升限位開關動作。2) 左轉(zhuǎn)電磁閥通電，手臂左轉(zhuǎn)，至左轉(zhuǎn)限位開關動作。3) 下降電磁閥通電，手臂下降，至下降限位開關動作。4) 啟動傳送帶A運行，由光電開關SP檢測傳送帶A上有無物品送來，若檢測到物品，則抓緊電磁閥通電，機械手抓緊，至抓緊限位開關動作。5) 手臂再次上升，至上升限位開關再次動作。6) 右轉(zhuǎn)電磁閥通電，手臂右轉(zhuǎn)，至右轉(zhuǎn)限位開關動作。7) 手臂再次下降，至下降限位開關再次動

4、作。8) 放松電磁閥通電，機械手松開手爪，經(jīng)延時2秒后，完成一次搬運任務，然后重復循環(huán)以上過程。9) 按下停止按鈕SB2或斷電時，機械手停止在現(xiàn)行工步上，重新起動時，機械手按停止前的動作繼續(xù)工作。3.設計內(nèi)容3.1機械手控制程序設計 3.1.1 輸入和輸出點分配表及原理接線圖表1 機械手傳送系統(tǒng)輸入和輸出點分配表名 稱代號輸入名 稱代號輸入名 稱代號輸出啟動SB1X0夾緊SB5X10電磁閥下降YV1Y0下限行程SQ1X1放松SB6X11電磁閥夾緊YV2Y1上限行程SQ2X2單步上升SB7X12電磁閥上升YV3Y2右限行程SQ3X3單步下降SB8X13電磁閥右行YV4Y3左限行程SQ4X4單步左

5、移SB9X14電磁閥左行YV5Y4停止SB2X5單步右移SB10X15原點指示ELY5手動操作SB3X6回原點SB11X16連續(xù)操作SB4X7工件檢測SQ5X173.1.2控制程序操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)包括回原點程序，手動單步操作程序和自動連續(xù)操作程序，如圖3所示。其原理是：把旋鈕置于回原點，X16接通，系統(tǒng)自動回原點，Y5驅(qū)動指示燈亮。再把旋鈕置于手動，則X6接通，其常閉觸頭打開，程序不跳轉(zhuǎn)（CJ為一跳轉(zhuǎn)指令，如果CJ驅(qū)動，則跳到指針P所指P0處），執(zhí)行手動程序。之后，由于X7常閉觸點，當執(zhí)行CJ指令時，跳轉(zhuǎn)到P1所指的結束位置。如果旋鈕置于自動位置，（既X6常閉閉合、X7常閉打開）則程序執(zhí)行時

6、跳過手動程序，直接執(zhí)行自動程序?；卦怀绦蚧卦怀绦蛉鐖D4所示。用S10S12作回零操作元件。應注意，當用S10S19作回零操作時，在最后狀態(tài)中在自我復位前應使特殊繼電器M8043置1。手動單步操作程序如圖5所示。圖中上升/下降，左移/右移都有聯(lián)鎖和限位保護。自動操作程序 自動操作狀態(tài)轉(zhuǎn)移見圖6所示。當機械手處于原位時，按啟動X0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S20，驅(qū) 動下降Y0，當?shù)竭_下限位使行程開關X1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S21，而S20自動復位。S21驅(qū)動Y1置位，延時1秒，以使電磁力達到最大夾緊力。當T0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S22，驅(qū)動Y2上升，當上升到達最高位，X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S23。S23驅(qū)動Y3

7、右移。移到最右位，X3接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S24下降。下降到最低位，X1接通，電磁鐵放松。為了使電磁力完全失掉，延時1秒。延時時間到，T1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S26上升。上升到最高位，X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S27左移。左移到最左位，使X4接通，返回初始狀態(tài)，再開始第二次循環(huán)動作。在編寫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖時注意各狀態(tài)元件只能使用一次，但它驅(qū)動的線圈，卻可以使用多次，但兩者不能出現(xiàn)在連續(xù)位置上。因此步進順控的編程，比起用基本指令編程較為容易，可讀性較強。3.1.3機械手傳送系統(tǒng)梯形圖如圖7所示。圖中從第0行到第27行為回原位狀態(tài)程序。從第28行到第66行，為手動單步操作程序。從第67行到第129行為自動操作程序。這

8、三部分程序（又稱為模塊）是圖3的操作系統(tǒng)運行的?；卦怀绦蚝妥詣硬僮鞒绦?。是用步進順控方式編程。在各步進順控末行，都以RET結束本步進順控程序塊。但兩者又有不同?；卦怀绦虿荒茏詣臃祷爻跏紤B(tài)S1。而自動操作程序能自動返回初態(tài)S2。4.梯形圖及指令表 4.1 梯形圖 4.2 指令表4.設計總結機械手的控制對于很多場合需求很大，不論是機床使用的小型系統(tǒng)還是流水線上的這類設備，其基本動作要求類似，所以控制的實現(xiàn)也可以相互借鑒。 對于控制程序的編寫，這里給出的只是一種實現(xiàn)手段，使用可編程控制器還有其他的方法可以實現(xiàn)這樣的控制，針對所用的具體系統(tǒng)的情況，設計人員可以選用不同的方法來編寫程序。 機械手高效

9、的工作效率，準確的定位精度，以及簡單的結構及控制方式是人手不能替代的，機械手的使用也將越來越廣泛。 機械手是一種能模擬人的手臂的部分動作，按預定的程序軌跡極其它要求，實現(xiàn)抓取，搬運工件或操做工具的自動化裝置。在我國由于大多數(shù)工業(yè)機器人所執(zhí)行的工作為模擬人的手臂而工作，因而通常把工業(yè)機器人稱做操作機械手。隨著工業(yè)技術的發(fā)展，工業(yè)機器人與機械手的應用范圍不斷擴大，其技術性能也在不斷提高。在國內(nèi)，應用于生產(chǎn)實際的工業(yè)機器人特別是示教再現(xiàn)性機器人不斷增多，而且計算機控制的也有所應用。在國外應用于生產(chǎn)實際的工業(yè)機器人多為示教再現(xiàn)型機器人，而且計算機控制的工業(yè)機器人占有相當比例。帶有“觸覺”，“視覺”等感覺的“智能機器人”正處于研制開發(fā)階段。帶有一定智能的工業(yè)機器人是工業(yè)機器人技術的發(fā)展方向。參考書目1 竺可楨. 物理學. 北京：科學出版社，1973.2 張昆，馮立群，余昌鈺，等. 機器人柔性手腕的球面齒輪設計研究. 沈陽工業(yè)大學學報，1994, 34(2): 1-7.3PLC應用開發(fā)實用子程序4PLC程序設計和實例應用 附錄1附錄2目 錄1.課程設計目的11.機械手的工作原理11.1.1機