第一篇：PLC機械手

PLC機械手

摘

要

隨著工業(yè)自動化的普及和發(fā)展，控制器的需求量逐年增大，搬運機械手的應(yīng)用也逐漸普及，主要在汽車，電子，機械加工、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的生產(chǎn)流水線或貨物裝卸調(diào)運, 可以更好地節(jié)約能源和提高運輸設(shè)備或產(chǎn)品的效率，以降低其他搬運方式的限制和不足，滿足現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的要求。

本機械手的機械結(jié)構(gòu)主要包括由兩個電磁閥控制的液壓鋼來實現(xiàn)機械手的上升下降運動及夾緊工件的動作，兩個轉(zhuǎn)速不同的電動機分別通過兩線圈控制電動機的正反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)小車的快進、慢進、快退、慢退的運動運動；其動作轉(zhuǎn)換靠設(shè)置在各個不同部位的行程開關(guān)(SQ1---SQ9)產(chǎn)生的通斷信號傳輸?shù)絇LC控制器，通過PLC內(nèi)部程序輸出不同的信號，從而驅(qū)動外部線圈來控制電動機或電磁閥產(chǎn)生不同的動作，可實現(xiàn)機械手的精確定位；其動作過程包括：下降、夾緊、上升、慢進、快進、慢進、延時、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手動、單步、單周期、連續(xù)；來滿足生產(chǎn)中的各種操作要求。

關(guān)鍵詞：搬運機械手，可編程控制器（PLC），液壓，電磁閥 目

錄 前言………………………………………………………………………………….1 第一章 機械手的概況

1.1 搬運機械手的應(yīng)用簡況…………………………………………………2 1.2 機械手的應(yīng)用意義………………………………………………………3 1.3 機械手的發(fā)展概況………………………………………………………3 第三章 搬運機械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

3.1 搬運機械手結(jié)構(gòu)及其動作……………………………………………… 3.2 搬運機械手系統(tǒng)硬件設(shè)計……………………………………………… 3.3 搬運機械手控制程序設(shè)計……………………………………………… 1 操作面板及動作說明…………………………………………………… 2 I/O分配………………………………………………………………… 3 梯形圖的設(shè)計…………………………………………………………… 1）梯形圖的總體設(shè)計…………………………………………………… 2）各部分梯形圖的設(shè)計………………………………………………… 3）繪制搬運機械手PLC控制梯形圖……………………………………

結(jié)

論……………………………………………………………………………… 謝

辭……………………………………………………………………………… 參考文獻………………………………………………………………………………….附：語句表

梯形圖

I/O接線圖 前言

機械手：mechanical hand，也被稱為自動手，auto hand 能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(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，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

機械手主要由手部、運動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機 械手設(shè)計的關(guān) 鍵參數(shù)。自由 度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機械手有2～3個自由度。

機械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。

機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機械手。機械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動條件。

機械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。

第一章 機械手概況

1.1搬運機械手的應(yīng)用簡況

在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化、自動化已成為突出的主題。在機械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機床是大批量生產(chǎn)自動化的有效辦法，程控機床、數(shù)控機床、加工中心等自動化機械是有效解決多品種小批量生產(chǎn)自動化的重要辦法。

但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業(yè)，有待于進一步實現(xiàn)機械化。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75％是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機床上加工的時間僅占零件生產(chǎn)時間的5％。從這里可看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業(yè)機械手就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。機械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動線。

國內(nèi)外機械工業(yè)、鐵路部門中機搬運械手主要應(yīng)用于以下幾方面： 1.熱加工方面的應(yīng)用

熱加工是高溫、危險的笨重體力勞動，很久以來就要求實現(xiàn)自動化。為了提高工作效率，和確保工人的人身安全，尤其對于大件、少量、低速和人力所不能勝任的作業(yè)就更需要采用機械手操作。2.冷加工方面的應(yīng)用 冷加工方面機械手主要用于柴油機配件以及軸類、盤類和箱體類等零件單機加工時的上下料和刀具安裝等。進而在程序控制、數(shù)字控制等機床上應(yīng)用，成為設(shè)備的一個組成部分。最近更在加工生產(chǎn)線、自動線上應(yīng)用，成為機床、設(shè)備上下工序聯(lián)接的重要于段。3.拆修裝方面

拆修裝是鐵路工業(yè)系統(tǒng)繁重體力勞動較多的部門之一，促進了機械手的發(fā)展。目前國內(nèi)鐵路工廠、機務(wù)段等部門，已采用機械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動缸、裝卸軸箱、組裝輪對、清除石棉等，減輕了勞動強度，提高了拆修裝的效率。近年還研制了一種客車車內(nèi)噴漆通用機械手，可用以對客車內(nèi)部進行連續(xù)噴漆，以改善勞動條件，提高噴漆的質(zhì)量和效率。近些年，隨著計算機技術(shù)、電子技術(shù)以及傳感技術(shù)等在機械手中越來越多的應(yīng)用，工業(yè)機械手已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中提高勞動生產(chǎn)率的重要因素。1.2機械手的應(yīng)用意義

在機械工業(yè)中，機械手的應(yīng)用意義可以概括如下： 1.可以提高生產(chǎn)過程的自動化程度

應(yīng)用機械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。

2.可以改善勞動條件、避免人身事故在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的。而應(yīng)用機械手即可部分或全部代替人安全地完成作業(yè)，大大地改善了工人的勞動條件。在一些動作簡單但又重復(fù)作業(yè)的操作中，以機械手代替人手進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。3.可以減少人力，便于有節(jié)奏地生產(chǎn) 應(yīng)用機械手代替人手進行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機械手可以連續(xù)地工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機床和綜合加工自動生產(chǎn)線上，目前幾乎都設(shè)有機械手，以減少人力和更準確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進行生產(chǎn)。

綜上所述，有效地應(yīng)用機械手是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。1.3.3機械手的發(fā)展概況與發(fā)展趨勢

1.3機械手的發(fā)展概況

專用機械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進入以通用機械手為標志的時代。由于通用機械手的應(yīng)用和發(fā)展，進而促進了智能機器人的研制。智能機器人涉及的知識內(nèi)容，不僅包括一般的機械、液壓、氣動等基礎(chǔ)知識，而且還應(yīng)用一些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通訊技術(shù)、計算技術(shù)、無線電控制、仿生學(xué)和假肢工藝等，因此它是一項綜合性較強的新技術(shù)。目前國內(nèi)外對發(fā)展這一新技術(shù)都很重視，幾十年來，這項技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計在不斷地修改，品種在不斷地增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地擴大。

早在40年代，隨著原子能工業(yè)的發(fā)展，已出現(xiàn)了模擬關(guān)節(jié)式的第一代機械手。50～60年代即制成了傳送和裝卸工件的通用機械手和數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。這種機械手也稱第二代機械手。如尤尼曼特(Unimate)機械手即屬于這種類型。60～70年代，又相繼把通用機械手用于汽車車身的點焊和沖壓生產(chǎn)自動線上，亦即是第二代機械手這一新技術(shù)進入了應(yīng)用階段。80-90年代，裝配機械手處于鼎盛時期，尤其是日本。

90年代機械手在特殊用途上有較大的發(fā)展，除了在工業(yè)上廣泛應(yīng)用外，農(nóng)、林、礦業(yè)、航天、海洋、文娛、體育、醫(yī)療、服務(wù)業(yè)、軍事領(lǐng)域上有較大的應(yīng)用。90年代以后，隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機械手技術(shù)也得到飛速的多元化發(fā)展。

總之，目前機械手的主要經(jīng)歷分為三代：

第一代機械手主要是靠人工進行控制，控制方式為開環(huán)式，沒有識別能力；改進的方向主要是將低成本和提高精度；第二代機械手設(shè)有電子計算機控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把接收到的信息反饋，使機械手具有感覺機能；第三代機械手能獨立完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造單元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。

1.4機械手的發(fā)展趨勢

目前國內(nèi)工業(yè)機械于主要用于機床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數(shù)量、品種、性能方面都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。

因此，國內(nèi)主要是逐步擴大機械手應(yīng)用范圍，重點發(fā)展鑄鍛、熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件。在應(yīng)用專用機械手的同時，相應(yīng)地發(fā)展通用機械手，有條件的還要研制示教式機械手、計算機控制機械手和組合式機械手等。

將機械手各運動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機構(gòu)，以及適于不同類型的夾緊機構(gòu)，設(shè)計成典型的通用機構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不用的典型部件，即可組成各種不同用途的機械手。既便于設(shè)計制造，又便于改換工作，擴大了應(yīng)用的范圍。同時要提高精度，減少沖擊，定位精確，以更好地發(fā)揮機械手的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能地機械手，并考慮于計算機聯(lián)用，逐步成為整個機械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。

在國外機械制造業(yè)中，工業(yè)機械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機床、模鍛壓力機的上下料，以及點焊、噴漆等作業(yè)中，它可按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但是還不具備任何傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某些偏離時，就將引起零部件甚至機械手本身的損壞。為此，國外機械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某些智能的機械手，使其擁有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，做出相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍些偏差時，即能更正，并自行檢測，重點是研究視覺功能和觸覺功能。

視覺功能即在機械手上安裝有電視照相機和光學(xué)測距儀（即距離傳感器）以及衛(wèi)星計算機。工作時，電視照相機將物體形象變成視頻信號，然后傳送給計算機，以便分析物體的種類、大小、顏色和方位，并發(fā)出指令控制機械手進行工作。觸覺功能即在機械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時機械手先伸出手指尋找工件，通過裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸感作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小可通過裝在手指內(nèi)側(cè)的壓力敏感元件來控制，達到自動調(diào)整握力的大小?？傊?，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，機械手的裝配作業(yè)的能力將進一步提高。到1995年，全世界約有50%的汽車由機械手裝配。

現(xiàn)今機械手的發(fā)展更主要的是將機械手和柔性制造系統(tǒng)以及柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。1.5 PLC概況及在機械手中的應(yīng)用 1.可編程序控制器的應(yīng)用和發(fā)展概況

可編程序控制器（programmable controller），現(xiàn)在一般簡稱為PLC（programmable logic controller），它是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通 信網(wǎng)絡(luò)技發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。以其顯著的優(yōu)點在冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。在可編程序控制器問世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器控制占主導(dǎo)地位。傳統(tǒng)的繼電器控制具有結(jié)構(gòu)簡單、易于掌握、價格便宜等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用甚廣。但是控制裝置體積大、動作速度較慢、耗電較多、功能少，特別是由于它靠硬件連線構(gòu)成系統(tǒng)，接線繁雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或控制對象改變時，原有的接線刻控制盤（柜）就必須隨之改變或更換，通用性和靈活性較差 2.PLC的應(yīng)用概況

PLC的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，并在迅速擴大，對于而今的PLC幾乎可以說凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要PLC，尤其近幾年來PLC的性價比不斷提高已被廣泛應(yīng)用在冶金、機械、石油、化工、輕功、電力等各行業(yè)。按PLC的控制類型，其應(yīng)用大致可分為以下幾個方面。1）.用于邏輯控制

這是PLC最基本，也是最廣泛的應(yīng)用方面。用PLC取代繼電器控制和順序控制器控制。例如機床的電氣控制、包裝機械的控制、自動電梯控制等。2）.用于模擬量控制

PLC通過模擬量I/O模塊，可實現(xiàn)模擬量和數(shù)字量之間轉(zhuǎn)換，并對模擬量控制。3）.用于機械加工中的數(shù)字控制

現(xiàn)代PLC具有很強的數(shù)據(jù)處理功能，它可以與機械加工中的數(shù)字控制（NC）及計算機控制（CNC）緊密結(jié)合，實現(xiàn)數(shù)字控制。4）.用于工業(yè)機器人控制 5）.用于多層分布式控制系統(tǒng)

高功能的PLC具有較強的通信聯(lián)通能力，可實現(xiàn)PLC與PLC之間、PLC與遠程I/O之間、PLC與上位機之間的通信。從而形成多層分布式控制系統(tǒng)或工廠自動化網(wǎng)絡(luò)。3.PLC的特點

1）.可靠性高、抗干擾能力強

PLC能在惡劣的環(huán)境如電磁干擾、電源電壓波動、機械振動、溫度變化等中可靠地工作，PLC的平均無故障間隔時間高，日本三菱公司的F1系列PLC平均無故障時間間隔長達30萬h，這是一般微機所不能比擬的。2）.控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單、通用性強 由于PLC是采用軟件編程來實現(xiàn)控制功能，對同一控制對象，當(dāng)控制要求改變需改變控制系統(tǒng)的功能時，不必改變PLC的硬件設(shè)備，只需相應(yīng)改變軟件程序。3

自上世紀六十年代，機械手被實現(xiàn)為一種產(chǎn)品后，對它的開發(fā)應(yīng)用也在不斷發(fā)展，利用機械手搬運物體、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛?，F(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用在了機械制造、冶金、化工、電力、采礦、建材、輕工、食品、環(huán)保等各行各業(yè)之中。比如：最典型的發(fā)展是生產(chǎn)者將此產(chǎn)品大量應(yīng)用于衛(wèi)生行業(yè)（全自動生化分析儀），從而實現(xiàn)了衛(wèi)生檢驗中急需短時間、大量樣品數(shù)據(jù)的要求，但在衛(wèi)生領(lǐng)域的機械手因采用樣品加單一酶試劑顯色法，且采用濾光片結(jié)構(gòu)設(shè)計，造成試劑價格昂貴，限制了產(chǎn)品市場的發(fā)展。隨著技術(shù)的進步，機械手的設(shè)計已經(jīng)實破了單一試劑、加熱及濾光片的束縛。隨著社會的快速發(fā)展，工業(yè)現(xiàn)場機械手的要求將越來越高，其技術(shù)也越來越成熟。

機械手是工業(yè)自動控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。機械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛。應(yīng)用PLC控制機械手實現(xiàn)各種規(guī)定的工序動作，可以簡化控制線路，節(jié)省成本，提高勞動生產(chǎn)率。圖1 是機械手搬運物品示意圖。

圖1 機械手搬物示意圖

圖中機械手的任務(wù)是將傳送帶A上的物品搬運到傳送帶B。為使機械手動作準確，在機械手的極限位置安裝了限位開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5，對機械手分別進行抓緊、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、上升、下降動作的限位，并發(fā)出動作到位的輸入信號。傳送帶A上裝有光電開關(guān)SP，用于檢測傳送帶A上物品是否到位。機械手的起、停由圖中的起動按鈕SB1、停止按鈕SB2控制。

傳送帶A、B由電動機拖動。機械手的上、下、左、右、抓緊、放松等動作由液壓驅(qū)動，并分別由六個電磁閥來控制。2 機械手的動作流程

傳送帶B處于連續(xù)運行狀態(tài)，故不需要用PLC控制。機械手及傳送帶C 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(guān)動作；

2)左轉(zhuǎn)電磁閥通電，手臂左轉(zhuǎn)，至左轉(zhuǎn)限位開關(guān)動作； 3)下降電磁閥通電，手臂下降，至下降限位開關(guān)動作；

4)啟動傳送帶A運行，由光電開關(guān)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(guān)動作； 5)手臂再次上升，至上升限位開關(guān)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(guān)動作； 7)手臂再次下降，至下降限位開關(guān)再次動作；

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(wù)，然后重復(fù)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。根據(jù)對機械手的順序動作要求，可以畫出時序圖如圖2所示。由時序圖可作出圖3所示的機械手動作流程圖。

圖2 機械手佛那故作布序圖

圖3 機械手動作流程圖 PLC選型及其I/O點編號分配 3.1 PLC的選型

由于機械手系統(tǒng)的輸入/輸出接點少，要求電氣控制部分體積小，成本低，并能夠用計算機對PLC進行監(jiān)控和管理，故選用日本OMRON（立石）公司生產(chǎn)的多功能小型C20P主機。該機輸入點為12，輸出點為8。內(nèi)部主要有：136個輔助繼電器、16個特殊功能繼電器、160個保持繼電器、8個暫存繼電器、48個定時/計數(shù)器、64個16位數(shù)據(jù)存貯器。3.2 I/O點編號分配

根據(jù)圖3所示的機械手動作流程圖，可以確定電氣控制系統(tǒng)的I/O點分配，如表1所示。

表1 機械手控制I/O分配表

根據(jù)圖3流程圖和表1的I/O分配表，可以編制出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4所示。

圖4 機械手狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 4 編程及程序運行 4.1 用步進指令編程

根據(jù)圖4狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，編制的步進梯形圖程序如圖5所示。

圖5中，“全部輸出禁止”部分的作用是在停止時禁止全部輸出，使機械手停止在現(xiàn)行的工步上；重新起動時又能從停止前的工步繼續(xù)動作。

在狀態(tài)由HR010轉(zhuǎn)移至HR000的條件中，增加了保持繼電器的常閉觸點，其作用是：當(dāng)機械手工作在某一中間工步時，若 PLC斷電或停止運行，機械手停止在中間工步上。PLC復(fù)電或重新投入運行后，由于保持繼電器HR具有狀態(tài)斷電保護的功能，因此在重新起動時，中有某一個是斷開的，使得HR000不能置位，機械手只能從停止前被置位的保持繼電器的后續(xù)工步繼續(xù)動作。4.2 程序運行

按下起動按鈕SB1，輸入點0000為ON,則作為互鎖條件的輔助繼電器1000為ON，互鎖指令I(lǐng)L接通，IL與ILC之間的線圈正常工作，“全部輸出禁止”解除。若(抓圖1)常閉觸點都為ON，保持繼電器HR000接通，輸出點0503使上升電磁閥得電，手臂上升。當(dāng)手臂上升到位時，上升限位開關(guān)使輸入點0005閉合，保持繼電器HR001 接通，HR000復(fù)位，輸出點0501使左轉(zhuǎn)電磁閥得電，手臂左轉(zhuǎn)。......以后每當(dāng)一步動作到位，限位條件滿足時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移，進行下一工步動作。當(dāng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到HR008為ON時，輸出點0506使放松電磁閥得電，機械手放松，同時定時器TIM00計時。當(dāng)計時2秒到，狀態(tài)又轉(zhuǎn)移到HR000，程序又重新從第一工步開始循環(huán)。

停止時，按下停止按鈕SB2，0001斷開，輔助繼電器1000為OFF，互鎖指令斷開，全部輸出被禁止，但各保持繼電器的狀態(tài)是斷電保護的，機械手停在現(xiàn)行的工步上。當(dāng)重新按起動按鈕時，互鎖指令接通，停止前的輸出被恢復(fù)，機械手繼續(xù)在停止前某保持繼電器為ON的工步動作。5 結(jié)束語

本文介紹了日本OMRON公司生產(chǎn)的C系列P型小型多功能PLC在機械手步進控制中的設(shè)計應(yīng)用。說明了機械手的動作原理，設(shè)計要求，程序設(shè)計方法。本文介紹的程序已在實際生產(chǎn)中獲得了成功的應(yīng)用。

第二篇：機械手PLC控制程序

附錄3

1.主程序：

2.油泵電機保護及啟停：

3.手動：

4.單步：

5.單周期：

6.自動：

7.回原點：

8.獲取位置：

9.子單周期：

10.SBR_8:

第三篇：plc機械手課程設(shè)計

課程設(shè)計說明書

目錄 引言.................................................................5 2 設(shè)計目的及主要內(nèi)容...................................................6 2.1設(shè)計目的.......................................................4 2.2.主要內(nèi)容.......................................................4 3 氣動機械手的操作要求及功能...........................................4

3.1.操作要求.......................................................4 3.2操作功能.......................................................5 4 PLC及機械手的選擇和論證.............................................6 4.1 PLC............................................................6 4.1.1 PLC簡介...................................................6 4.1.2 PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置.......................................6 4.1.3 PLC的選擇及論證..........................................7 4.2機械手.........................................................7 4.2.1機械手簡介.................................................7 4.2.2機械手的選擇...............................................8 5 硬件電路設(shè)計及描述...................................................8 5.1操作方式.......................................................8 5.2 PLC的I/O分配接線.............................................9 6 軟件電路設(shè)計及描述..................................................10 6.1機械手的操作系統(tǒng)程序..........................................10 6.2回原位程序....................................................10 6.3手動單步操作程序..............................................11 6.4自動操作程序..................................................12 6.5機械臂傳送系統(tǒng)梯形圖..........................................12 6.6指令語句表....................................................13 7 心得體會...........................................................15 參考文獻.............................................................16

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1引 言

在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化，自動化已成為突出的主題?；さ冗B續(xù)性生產(chǎn)過程的自動化已基本得到解決。但在機械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機床是大批量生產(chǎn)自動化的有效的辦法；控制機床、數(shù)控機床、加工中心等自動化機械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業(yè)，有待于進一步實現(xiàn)機械化。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75%是小批量生產(chǎn)，金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三有50件以下，零件真正在機床上加工的時間僅占零件生產(chǎn)時間的5%。從這里看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業(yè)機械手就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而生產(chǎn)的。并且在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危及生命。自從機械手問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。機械手可在空間抓、放、搬運物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動線。機械手一般由耐高溫，抗腐蝕的材料制成，以適應(yīng)現(xiàn)場惡劣的環(huán)境，大大降低了工人的勞動強度，提高了工作效率。

可編程控制器是繼電器控制和計算機控制出上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。

機械手采用plc控制，具有可靠性高，改變程序靈活等優(yōu)點。無論進行時間控制還是控制或混合控制，都可以通過設(shè)置plc的程序?qū)崿F(xiàn)?？梢愿鶕?jù)機械手的動作順序改變程序，是機械手通用性更好。

采用氣壓傳動，動作迅速，反應(yīng)靈敏，能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。工作環(huán)境適應(yīng)性好。阻力損失和泄露減少。不會污染環(huán)境，造價低。

在彩電、冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線上，在半導(dǎo)體芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上，不僅可以看到各種大小不

一、形狀不同的氣缸、氣爪，還可以看到許多靈巧的真空吸盤將一般氣爪很難抓起的顯像管、紙箱等物品輕輕地吸住，運送到指定目標位置氣動機械手被廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、半導(dǎo)體及家電行業(yè)、化肥和化工，食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事工業(yè)等。

課程設(shè)計說明書 設(shè)計目的及主要內(nèi)容

2.1設(shè)計目的

1、培養(yǎng)plc設(shè)計能力；

2、擴展知識結(jié)構(gòu)；

3、培養(yǎng)綜合運用能力；

4、是課堂教學(xué)的有益補充。通過本次課程設(shè)計，進一步加強自己對機械手和PLC的認識，以及它們在生活中廣泛應(yīng)用。

2.2主要內(nèi)容

1.正確選用機械手和PLC類 2.繪制I/O分配 3.設(shè)計梯形圖 4.指令語句 5.模擬調(diào)試 氣動機械手的操作要求及功能

3.1操作要求

氣動機械手的動作示意圖如圖1所示，氣動機械手的功能是將工件從A處移送到B處?？刂埔鬄椋?/p>

1、氣動機械手的升降和左右移行分別由不同的雙線圈電磁閥來實現(xiàn)，電磁閥線圈失電時能保持原來的狀態(tài)，必須驅(qū)動反向的線圈才能反向運動；

2、上升、下降的電磁閥線圈分別為Q0.0、Q0.2；右行、左行的電磁閥線圈為Q0.3、Q0.4；

3、機械手的夾鉗由單線圈電磁閥Q0.1來實現(xiàn)，線圈通電時夾緊工件，線圈斷電時松開工件；

4、機械手的夾鉗的松開、夾緊通過延1S實現(xiàn)；

5、機械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程開關(guān)I1.0、I0.5、I1.1、I0.6來實現(xiàn)；

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3.2操作功能

機械手的操作面板如圖2所示。機械手能實現(xiàn)手動、回原位、單步、單周期和連續(xù)等五種工作方式。

1、手動工作方式時，用各按鈕的點動實現(xiàn)相應(yīng)的動作；

2、連續(xù)工作方式時，機械手在原位，只要按下啟動安鈕，機械手就會連續(xù)循環(huán)工作，直到按下停止安鈕；

3、單步工作方式時，每按下一次啟動安鈕，機械手向前執(zhí)行一步；

4、單周期工作方式時，每按下一次啟動安鈕，機械手只運行一個周期；

5、傳送工件時，機械手必須升到最高點才能左右移動，以防止機械手在較低位置運行時碰到其他工件；

6、出現(xiàn)緊急情況，按下緊急停車按鈕時，機械手停止所有的操作。

課程設(shè)計說明書 PLC及機械手的選擇和論證

4.1 PLC 4.1.1 PLC簡介

可編程控制器（簡稱PLC）：是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(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械或生產(chǎn)過程。

PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。可以預(yù)料：在工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流。

4.1.2 PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置

一般講，PLC分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是相同的，對箱體式PLC，有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當(dāng)然按CPU性能分成若干型號，并按I/O點數(shù)又有若干規(guī)格。對模塊式PLC，有CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架。無任哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都屬于總線式開

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放型結(jié)構(gòu)，其I/O能力可按用戶需要進行擴展與組合。

CPU：PLC中的CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺PLC至少有一個CPU。與通用計算機一樣，主要由運算器、控制器、存儲器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了進行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。

存儲器：可編程序控制器的存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。I/O模塊：PLC的對外功能，主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的。電源模塊：有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC或110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。

PLC 的外部設(shè)備：外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類 1.編程設(shè)備2.監(jiān)控設(shè)備3.存儲設(shè)備.4.輸入輸出設(shè)備.4.2 機械手

4.2.1機械手簡介

mechanical hand 也被稱為自動手，auto hand能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(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，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

機械手簡述:機械手的形式是多種多樣的，有的較為簡單，有的較為復(fù)雜，但基本的組成形式是相同的，一般由執(zhí)行機構(gòu)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。

1．執(zhí)行機構(gòu)

機械手的執(zhí)行機構(gòu)，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機構(gòu)，用來夾緊和松開工件，與人的手指相仿，能完成人手的類似動作。手腕是連接手指與手臂的元件，可以進行上下、左右和回轉(zhuǎn)動作。支柱用來支撐手臂，也可以根據(jù)需要做成移動。

2．傳動系統(tǒng)

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執(zhí)行機構(gòu)的動作要由傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)。常用機械手傳動系統(tǒng)分機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電力傳動等幾種形式。

3.控制系統(tǒng)

機械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機械手按一定的程序、方向、位置、速度進行動作，簡單的機械手一般不設(shè)置專用的控制系統(tǒng)，只采用行程開關(guān)、繼電器、控制閥及電路便可實現(xiàn)動傳動系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機構(gòu)按要求進行動作．動作復(fù)雜的機械手則要采用可編程控制器、微型計算機進行控制。

4.2.2機械手選擇

由于機械手是在搬運中的應(yīng)用，所以采用傳送帶加旋轉(zhuǎn)的機械手類型。此機械手易于操作，性能可靠。并且根據(jù)要求，我們設(shè)計的是氣動機械式。硬件電路設(shè)計及描述

5.1 操作方式

設(shè)備的操作方式一般可分為手動和自動兩大類，手動操作方式主要用于設(shè)備的調(diào)整，自動操作方式用于設(shè)備的自動運行。

手動操作方式------手動操作：用單個按鈕接通或斷開各自對應(yīng)的負載。

自動操作方式------單步運行：每按一次啟動按鈕，設(shè)備前進一個工步。------單周期運行：在原點位置時，按下啟動按鈕設(shè)備自動運行一個周期后停止原位；途中按下停止按鈕，設(shè)備停止運行；再按下啟動按鈕時，設(shè)備從斷點處繼續(xù)運行，直到原位停止。

-------連續(xù)運行：在原點位置按下啟動按鈕，設(shè)備按既定工序連續(xù)反復(fù)運行。中途按下停止按鈕，設(shè)備運行到原位停止。

5.2 PLC的I/O分配接線

I/O分配及接線圖I 軟件電路設(shè)計及描述

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6.1 主程序設(shè)計

主程序是整個程序的開始，系統(tǒng)讀取的時候一定從主程序開始，至于之后需執(zhí)行哪個子程序，都在主程序中體現(xiàn)。SM0.0的常開觸點一直閉合，鏈接公用程序，公用程序是無條件執(zhí)行的；在手動控制方式中，I2.0為ON時，其常開觸點閉合，執(zhí)行“手動”子程序；在回原點控制方式中，I2.1為ON時，其常開觸點閉合，執(zhí)行“回原點”子程序；在單步、單周期和連續(xù)控制方式中，I2.2、I2.3、I2.4并聯(lián)，其中任何一個為ON時，執(zhí)行“自動”子程序。主程序梯形圖為：

圖2-1 主程序梯形圖

6.2 公用程序設(shè)計

公用程序用于處理各種工作方式都要執(zhí)行的任務(wù)，以及不同的工作方式之間相互切換的處理。左限位開關(guān)I0.4、上限位開關(guān)I0.2的常開觸點和表示機械手松開的Q0.1的常閉觸點串聯(lián)接通時，“原點條件”M0.5變?yōu)镺N，機械手處于原點狀態(tài)，在開始執(zhí)行用戶程序、系統(tǒng)處于手動或自動回原點狀態(tài)時，初始步對應(yīng)的M0.0將被置位，為進入單步、單周期和連續(xù)工作方式作好準備。若M0.5為OFF狀態(tài)，M0.0被復(fù)位，初始步為不活動步，按下啟動按鈕也不能進入步M2.0，系統(tǒng)不能在單步、單周期和連續(xù)工作方式下工作。

當(dāng)系統(tǒng)處于手動工作方式和回原點方式時，必須將單步、單周期以及連續(xù)工作方式程序中，除初始步以外的各步對應(yīng)的存儲器位（M2.0~M2.7）復(fù)位，否則當(dāng)系統(tǒng)從自動工作方式切換到手動工作方式，然后又返回自動工作方式時，可能會出現(xiàn)同時有兩個活動部的異常情況，引起錯誤的動作。如果不是回原點方式，I2.1的常閉觸點閉合，代表回原點中的各步

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M1.0~M1.5復(fù)位。在非連續(xù)方式，I2.4的常閉觸點閉合，表示連續(xù)工作狀態(tài)的標志M0.7復(fù)位。公用程序梯形圖為：

圖2-2 公用程序梯形圖

6.3 手動程序設(shè)計

在手動程序中，為了保證系統(tǒng)安全運行，設(shè)置了上升與下降之間、左行與右行之間的互鎖，防止功能相反的兩個輸出同時為ON；限位開關(guān)I1.2的常開觸點閉合使得輸出Q0.1置位得電，表示工件已夾緊；當(dāng)左限位開關(guān)或右限位開關(guān)的常開觸點閉合同時限位開關(guān)I0.7常開觸點閉合時，輸出Q0.1復(fù)位失電，表示工件已松開；I0.1~I0.4的常閉觸點，限制機械手移動的范圍；上限位開關(guān)I0.2的常開觸點與控制左右行的Q0.4和Q0.3的線圈串聯(lián)，機械手升到最高位置才能左右移動，以防止機械手在較低位置運行時與別的物體碰撞；只允許機械手在最左邊或最右邊時上升、下降和松開工件。

手動程序梯形圖為：

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圖2-3 手動程序梯形圖

6．4 自動程序設(shè)計

自動程序（包括單步、單周期和連續(xù)）采用起保停電路控制。單周期、連續(xù)和單步工作方式主要用“連續(xù)”標志M0.7和“轉(zhuǎn)換允許”標志M0.6來區(qū)分，M0.0表示初始步，M2.0~M2.7分別表示下降、夾緊、上升、右行、下降，松開、上升、左行標志。當(dāng)系統(tǒng)處于單步工作狀態(tài)時，I2.2常閉觸點斷開，只有在每按下一次啟動按鈕I2.6，M0.6才能得電一個掃描周期，程序執(zhí)行一步，以此來實現(xiàn)單步執(zhí)行，此時轉(zhuǎn)換不允許。當(dāng)系統(tǒng)處于連續(xù)工作狀態(tài)時，M0.6始終得電，按下啟動按鈕I2.6后同時未按停止按鈕I2.7之前，“連續(xù)”標志M0.7始終得電，系統(tǒng)首先通過M0.0、M0.5、I2.6使M2.0得電，進而開始程序執(zhí)行，由于M0.7始終得電，其常閉觸點斷開，使得程序執(zhí)行完一個周期后不在進入初始步M0.0，而是直接進入M2.0，開始了下一個周期的執(zhí)行，以此來實現(xiàn)連續(xù)執(zhí)行。當(dāng)系統(tǒng)處于單周期工作狀態(tài)時，M0.7不得電，M0.6得電，按下啟動按鈕I2.6后系統(tǒng)也是首先通過M0.0、M0.5、I2.6使M2.0得電，進而開始程序執(zhí)行，由于M0.7不得電，其常閉觸點閉合，當(dāng)程序執(zhí)行完一個周期后，返回初始步M0.0，此時程序再要執(zhí)行必須重新按下啟動按鈕I2.6，以此來實現(xiàn)單周期執(zhí)行。自動程序梯形圖見附錄1。

6.5 自動回原點程序設(shè)計

自動回原點程序用起保停電路設(shè)計。在此工作方式下，I2.1為ON，按下啟動按鈕I2.6后，機械手可能處于三種情況下，應(yīng)分別處理。

Q0.1為0狀態(tài)，即機械手處于松開狀態(tài)，應(yīng)直接返回原點應(yīng)進入上升步M1.4或左行

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步M1.5；若Q0.1為1狀態(tài)同時機械手在最右邊此時說明應(yīng)執(zhí)行下降步M1.2,；若Q0.1為1狀態(tài)同時機械手不在最右邊，應(yīng)將工件先送到B點，再返回原點，進入步M1.0。

返回原點后，原點條件滿足，公用程序中的原點條件標志M0.5為ON，此時I2.1為ON，M0.0在公用程序中置位，為進入自動工作方式作好準備。因此可以認為自動程序中的初始步M0.0是步M1.5的后續(xù)步。自動回原點程序見附錄2。心得體會

可編程控制器課程設(shè)計是課程當(dāng)中一個重要環(huán)節(jié)，通過了2周的課程設(shè)計使我對plc設(shè)計過程有進一步了解，對plc產(chǎn)品的有關(guān)的控制知識有了深刻的認識。

因為理論知識學(xué)的不牢固，在設(shè)計遇到了不少問題，通過理論與實際的結(jié)合，進一步提高觀察、分析和解決問題的實際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復(fù)合型人才。運用學(xué)習(xí)成果，把理論運用于實際，使理論得以提升，形成創(chuàng)新思想。通過此次設(shè)計過程，鞏固了專業(yè)基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用可編程控制器設(shè)計課程及其他課程的理論知識和應(yīng)用生產(chǎn)實際知識解決工程實際問題的能力，在設(shè)計的過程中還培養(yǎng)出了我們的團隊精神，為今后的學(xué)習(xí)和工作過程打下基礎(chǔ)。

參考文獻

《可編程控制器原理與應(yīng)用》 主編：周惠文 電子工業(yè)出版社 北京，2007.8 《可編程控制器原理與應(yīng)用》 主編：涂明武 北京航空航天出版社 北京，2008.8 《PLC操作實訓(xùn)（三菱）》 主編：孫德勝 李偉 機械工業(yè)出版社 北京，2007.9 《PLC應(yīng)用技術(shù)》 主編：馮新強 北京郵電大學(xué)出版社 北京，2009.4

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附錄1 自動程序梯形圖：

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附錄2 自動回原點程序梯形圖：

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第四篇：plc機械手控制拓展

機械手論文

專業(yè)：

機電一體化

學(xué) 生 姓 名：

學(xué) 號：

指 導(dǎo) 教 師：

完 成 日 期： 2011.3.15

目錄

摘要??????????????????Ⅱ 1 2 3

緒論????????????????????????????????1 機械手設(shè)計要求???????????????????????????1 機械手總體設(shè)計方案?????????????????????????1

3.1 機械手的組成??????????????????????????1

3.1.1 執(zhí)行機構(gòu)??????????????????????????1

3.1.2 驅(qū)動機構(gòu)??????????????????????????2

3.1.3 控制機構(gòu)??????????????????????????2

3.2機械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用?????????????????????2

3.3 機械手的主要特點????????????????????????2

3.4機械手的技術(shù)發(fā)展方向??????????????????????3

3.5機械手坐標形式與自由度選擇???????????????????3

3.5.1 機械手坐標形式選擇?????????????????????3

3.5.2 機械手自由度選擇??????????????????????4

3.6 3.7 機械手的規(guī)格參數(shù)?????????????????????4 機械手手部設(shè)計計算???????????????????????5

3.7.1 手部設(shè)計基本要求??????????????????????5

3.7.2 手部力學(xué)分析????????????????????????5

3.7.3 夾緊力與驅(qū)動力的計算????????????????????7

3.7.4 手抓夾持范圍計算??????????????????????9

3.7.5 手抓夾持精度的分析計算??????????????????10

3.8 機械手腕部設(shè)計計算??????????????????????11

3.8.1 腕部設(shè)計基本要求?????????????????????11

3.8.2 腕部的結(jié)構(gòu)選擇??????????????????????12

3.8.3 腕部回轉(zhuǎn)力矩計算?????????????????????12

3.8.4 腕部工作壓力計算?????????????????????14

3.8.5 液壓缸蓋螺釘計算?????????????????????15

3.8.6 動片和輸出軸聯(lián)接螺釘計算?????????????????16

3.9 機械手臂部設(shè)計計算??????????????????????17-III-

3.9.1 臂部設(shè)計的基本要求????????????????????17

3.9.2 臂部的結(jié)構(gòu)選擇??????????????????????17

3.9.3 手臂伸縮驅(qū)動力計算????????????????????18

3.9.4 手臂伸縮液壓缸參數(shù)計算??????????????????19

3.10 機身升降機構(gòu)計算???????????????????????21

3.10.1 手臂偏重力矩計算????????????????????21

3.10.2 升降導(dǎo)向立柱不自鎖條件?????????????????22

3.10.3 手臂升降驅(qū)動力計算???????????????????23

3.10.4 手臂升降液壓缸參數(shù)計算?????????????????24

3.11 機身回轉(zhuǎn)機構(gòu)計算???????????????????????25

3.11.1 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動力矩計算???????????????25

3.11.2 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸參數(shù)計算?????????????????26

3.11.3 液壓缸蓋螺釘計算????????????????????27

3.11.4 動片和輸出軸聯(lián)接螺釘計算????????????????28 結(jié)論?????????????????????????????29 致謝??????????????????????????????30 參考文獻????????????????????????????31

緒論

機械手結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

摘 要

在機械制造業(yè)中，機械手已被廣泛應(yīng)用，從而大大的改善了工人的勞動條件，顯 著的提高勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐，本設(shè)計通過對機械 手各主要組成部分（手部、手腕、手臂和機身等）分析，從而確定各主要組成部分的 結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上對機械手進行設(shè)計計算，從而確定裝配總圖。通過此次機械手設(shè)計，掌握相關(guān)機械手設(shè)計的主要步驟，對于 CAD/CAM 軟件應(yīng)用方面有了進一步的提高。

關(guān)鍵詞：機械手，設(shè)計，手部，手腕，手臂，機身，結(jié)構(gòu)

工業(yè)機械手設(shè)計是機械制造、機械設(shè)計等方面的一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)完技 術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課以后的一次綜合設(shè)計，通過這一環(huán)節(jié)把有關(guān)課程中所獲得的理 論知識在實際中綜合的加以應(yīng)用，使這此知識能夠得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識和 生產(chǎn)密切的結(jié)合起來，通過設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力樹立正確的設(shè)計思想，掌握機 械產(chǎn)品設(shè)計的基本方法和步驟，為自動機械設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。機械手設(shè)計要求

要求本設(shè)計能鮮明體現(xiàn)設(shè)計構(gòu)思，并在規(guī)定的時間內(nèi)完成以下工作：

（1）擬定機械手的整體設(shè)計方案，特別是機械手各主要組成部分的方案。

（2）根據(jù)給定的自由度和技術(shù)參數(shù)選擇合適的手部、腕部、臂部和機身的結(jié)構(gòu)。

（3）各主要部件（手部、腕部、臂部）的設(shè)計計算。

（4）工業(yè)機械手裝配圖的繪制。

（5）編寫設(shè)計計算說明書。機械手總體設(shè)計方案

3．1 機械手的組成工業(yè)機械手由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制機構(gòu)三部分組成。

3．1．1 執(zhí)行機構(gòu)

（1）手部 即直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平移型，（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡單），手部多為二指（也由多指），根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種，也可以用負壓式或真空式的空氣吸盤和電磁吸盤。傳力機構(gòu)形式也很多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、齒輪齒條式、絲杠 螺母式、彈簧式、重力式。

（2）腕部 是聯(lián)接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓物體的方位，以擴大機 械手的動作范圍，并使機械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強。目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊、靈巧，但回轉(zhuǎn)角度小，并且要求嚴格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭矩。

（3）手臂

是支撐被抓物體手部、腕部的重要部件，并帶動它們做空間運動，它的主要作用是帶動手指去抓取工件，并按預(yù)定要求將其搬運到給定的位置，一般手臂 需要三個給定自由度才能滿足要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降運動。

（4）行走機構(gòu)

3．1．2 驅(qū)動機構(gòu) 驅(qū)動機構(gòu)是工業(yè)機械手的重要組成部分，根據(jù)動力源的不同大致可分為氣動、液 壓、電動和機械式四種。采用液壓機構(gòu)速度快，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，臂力大，尺寸緊 湊，控制方便。

3．1．3 控制機構(gòu) 在機械手控制上，有點動控制和連續(xù)控制兩種，大多數(shù)用插銷板進行點動控制，也有用 PLC 進行控制，主要控制的是坐標位置。有的工業(yè)機械手帶有行走機構(gòu)，我國正處于仿真階段。

3．2 機械手在生產(chǎn)中的作用

機械手在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用極為廣泛，可以歸納為以下幾個方面：（1）（2）建造旋轉(zhuǎn)體零件（軸類、盤類、環(huán)類）自動線。在實現(xiàn)單機自動化方面：

a 各類半自動車床，有自動夾緊、進刀、切削、退刀和松開的功能，仍需人工 上下料，裝上機械手，可實現(xiàn)自動生產(chǎn)，一人看管多臺機床。b 注塑機有加料、合模、成型、分模等自動工作循環(huán)，裝上機械手自動裝卸工 件，可實現(xiàn)自動生產(chǎn)。c 沖床有自動上下料沖壓循環(huán)，裝上機械手上下料，可實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)自動化。

3．3 機械手的主要特點

（1）對環(huán)境的適應(yīng)性強，能代替人從事危險、有害的操作，在長時間工作對人類 有害的場所，機械手不受影響，只要根據(jù)工作環(huán)境進行合理設(shè)計，選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾?結(jié)構(gòu)，機械手就可以在異常高溫或低溫、異常壓力和有害氣體、粉塵、放射線作用下，以及沖壓、滅火等危險環(huán)境中勝任工作。

（2）機械手能持久、耐勞，可以把人從繁重單調(diào)的勞動中解放出來，并能擴大和 延伸人的功能。

（3）由于機械手的動作準確，因此可以穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時又可避免人 為的操作錯誤。

（4）機械手通用性、靈活性好，能較好的適應(yīng)產(chǎn)品品種的不斷變化，以滿足柔性 生產(chǎn)的需要。

（5）采用機械手能明顯的提高勞動生產(chǎn)率和降低成本。

3．4 機械手的技術(shù)發(fā)展方向

國內(nèi)外使用的實際上是定位控制機械手，沒有“視覺”和“觸角”反饋。目前，世界各國正積極研制帶有“視覺”和“觸角”的工業(yè)機械手，使它能對所抓取的工件 進行分辨，選取所需要的工件，并正確的夾持工件，進而精確的在機器中定位、定向。為使機械手有“眼睛”去處理方位變化的工件和分辨形狀不同的零件，它由視覺 傳感器輸入三個視圖方向的視覺信息，通過計算機進行圖形分辨，判別是否是所要抓 取的工件。為防止握力過大引起物件損壞或握力過小引起物件滑落下來，一般采用兩種方法： 一種是檢測把握物體手臂的變形，以選擇適當(dāng)?shù)哪芰?，另一種是直接檢測指部與物件 的滑落位移，來修正握力。因此這種機械手具有以下幾方面的性能：

（1）能準確的抓住方位變化的物體。

（2）能判斷對象的重量。

（3）能自動避開障礙物。

（4）抓空或抓力不足時能檢測出來。

這種具有感知能力并能對感知的信息做出反應(yīng)的工業(yè)機械手稱為智能機械手，它

是有發(fā)展前途的。現(xiàn)在工業(yè)機械手的使用范圍只限于在簡單重復(fù)的操作方面節(jié)省人力，代替人從事 繁重、危險的工作，在惡劣環(huán)境下尤其明顯，至于在汽車業(yè)和電子工業(yè)之類的費工的 工業(yè)部門，機械手的應(yīng)用情況不能說是很好的，原因之一是，工業(yè)機械手的性能還不 能滿足這些工業(yè)部門的要求，適合機械手工作的范圍很狹小，另外經(jīng)濟性問題也很重 要，利用機械手節(jié)約人力從經(jīng)濟上看不一定總是合算的。然而利用機械手實現(xiàn)生產(chǎn)合 理化的要求，今后還會持續(xù)增長，只要技術(shù)方面和價格方面存在的問題獲得解決，機 械手的應(yīng)用必將飛躍發(fā)展。

3．5 機械手坐標形式與自由度的選擇

3．5．1 機械手坐標形式選擇

機械手一般包括圓柱坐標式、球坐標式、直角坐標式、多關(guān)節(jié)式。直角坐標式機 械手，占用空間大，工作范圍小，慣性大，一般不多用，只有在自由度較少時才考慮 用。圓柱坐標式機械手，占用空間小，工作范圍大，慣性大，結(jié)構(gòu)簡單。多關(guān)節(jié)式機 械手，占用空間小，工作范圍大，慣性小，能抓取底面物體，但多關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以也不多用。球坐標式機械手，占用空間小，工作范圍大，慣性小，所需動力小，能抓取底面物體。由以上敘述可以看出圓柱坐標式和球坐標式比較適合，但由于圓柱坐標式比球坐 標式在結(jié)構(gòu)方面簡單一些，所以最后決定選擇圓柱坐標式機械手。

3．5．2 機械手自由度選擇

3．6 機械手的規(guī)格參數(shù)

抓重：300N 手臂運動參數(shù)： 自由度：4 個 坐標形式：圓柱坐標式

伸縮行程（X）：400mm 伸縮速度： 升降速度： 回轉(zhuǎn)范圍： 回轉(zhuǎn)速度： 手腕運動參數(shù)： 回轉(zhuǎn)范圍： 回轉(zhuǎn)速度： 位置檢測： 驅(qū)動方式： 控制方式： 0°~180°

重復(fù)定位精度：3mm

3．7 手部設(shè)計基本要求

3．7．1 手部設(shè)計基本要求

（1）應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動力，應(yīng)考慮到在一定的夾緊力下，不同的傳動 機構(gòu)所需的驅(qū)動力大小是不同的。

（2）手指應(yīng)具有一定的張開范圍，以便于抓取工件。

（3）在保證本身剛度、強度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減 輕手臂負載。

（4）應(yīng)保證手抓的夾持精度。

3．7．2 手部力學(xué)分析 通過綜合考慮，本設(shè)計選擇二指雙支點回轉(zhuǎn)型手抓，采用滑槽杠桿式，夾緊裝置 采用常開式夾緊裝置，它在彈簧的作用下手抓閉合，在壓力油作用下，彈簧被壓縮，從而手抓張開。下面對其結(jié)構(gòu)進行力學(xué)分析： 在杠桿 3 的作用下，銷軸 2 向上的拉力為 F，并通過銷軸中心 O 點，兩手指的滑 槽對銷軸的反作用力為 F1 和 F2 其力的方向垂直于滑槽的中心線 OO1 和 OO2 并指向 O 點，交 F1 和 F2 的延長線于 A 和 B。又因為 所以a ——— 手指的回轉(zhuǎn)支點到對稱中心線的距離（mm）α——— 工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點的夾角 由分析可知，當(dāng)驅(qū)動力 F 一定時，α角增大，則握力 FN 也隨之增大，但α角過 大會導(dǎo)致拉桿行程過大，以及手部結(jié)構(gòu)增大，因此最好α=30o~40o。

3．7．3 夾緊力與驅(qū)動力的計算 手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計手部的主要依據(jù)，必須以其大小，方向與作用 點進行分析、計算。一般來說，夾緊力必須克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運 動狀態(tài)變化所產(chǎn)生動的載荷，以使工件保持可靠的加緊狀態(tài)。手指對工件的夾緊力可按下式計算： 2—— 銷軸 3—— 杠桿式中K1——安全系數(shù)，通常 1.2~2.0； K2——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響，可按 K2=1+a/g,其中 a 是重力方向的最大上升加速度，a=Vmax /t 響，g 是重力加速度，g=9.8m/s2。Vmax——運載時工件最大上升速度； t 響——系統(tǒng)達支最高速度的時間，一般選取 0.03~0.5； K3——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進行選擇； G——被抓取工件所受重力； 表 1 驅(qū)動力與液壓缸工件壓力關(guān)系圖

作用在活塞上外力 F(N)50000 2.0~4.0 4.0~5.0 5.0~8.0

液壓缸工件壓力 MPa

液壓缸工作壓力 MPa

設(shè) a=40mm,b=80mm,α=30o,機械手達到最高響應(yīng)時間 0.5s,夾緊力 FN,驅(qū)動力 F 和驅(qū)動 液壓缸的尺寸。（1）設(shè) K1=1.6 K2=1+a/g 設(shè) Vmax=70mm/s t 響=0.5s 根據(jù)以上公式得：

（2）根據(jù)驅(qū)動力公式得：

由于實際所采取的液壓缸驅(qū)動力要大于計算，考慮手爪的機械效率η，一般取η =0.85~0.9。

（3）取 η=0.85

（4）確定液壓缸的直徑 D

選取活塞直徑 d=0.5D,選擇液壓缸工作壓力 P=0.8~1Mpa.所以

根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列（JB826-66）,選取液壓缸的內(nèi)徑為：D=50mm 則活塞桿直徑為：d=0.5D=0.5×5=25mm.所以手部夾緊液壓缸的主要參數(shù)為：

液壓缸內(nèi)徑 D 50mm 活塞桿直徑 d 25mm 工作壓力 p 0.8MPa 驅(qū)動力 F 859.06N

3.7.4 手抓夾持范圍計算

為了保證手抓張開角為 120o，設(shè)手抓長為 100mm，當(dāng)手抓沒有張開角的時候，根 據(jù)機構(gòu)設(shè)計，它的最小夾持半徑 Rmin=40mm,當(dāng)張開角為 120o 時，根據(jù)雙支點回轉(zhuǎn)型 手抓的誤差分析，取最大夾持半徑 Rmax=60mm。所以機械手的夾持半徑為 40~60mm。3．7．5 手抓夾持精度的分析計算 機械手的精度設(shè)計要求工件

定位準確，抓取精度高，重復(fù)定位精度和運動穩(wěn)定性 好，并有足夠的抓取能力。機械手能否準確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取 決于機械手的定位精度（由臂部和腕部等運動部件來決定），而且也與機械手夾持誤 差大小有關(guān)，特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi) 的變化，一定要進行機械手的夾持誤差分析。以棒料來分析機械手的夾持誤差精度。機械手的夾持半徑為 40~60mm,一般夾持誤差不超過 1mm,分析如下： 工件的平均半徑： 手抓長 L=100mm,?。中蛫A角 2θ=120 偏轉(zhuǎn)角β按最佳偏轉(zhuǎn)角確定： 計算得 式中 因為

Ro——理論平均半徑 Rmax>Ro>Rmin

所以

△=0.939

夾持誤差滿足設(shè)計要求。

3．8 機械手腕部設(shè)計計算

3．8．1 腕部設(shè)計的基本要求

（1）力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕 腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動載荷均由臂部承擔(dān)，顯然，腕部的 結(jié)構(gòu)、重量和動力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運轉(zhuǎn)性能，因此，在腕部設(shè) 計時，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。

（2）結(jié)構(gòu)考慮，合理布局 腕部作為機械手的執(zhí)行機構(gòu)，又承擔(dān)聯(lián)接和支撐作用，除保證力和運動的要求外，要有足夠的強度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的聯(lián)接。

（3）工作條件 對于本設(shè)計，機械手的工作條件是在工作場合中搬運加工的棒料，因此不太受環(huán) 境影響，沒有處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中，所以對機械手的腕部沒有太多不利因 素。

3．8．2 腕部的結(jié)構(gòu)選擇 腕部的結(jié)構(gòu)有四種，分別為：

（1）具有一個自由度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動腕部結(jié)構(gòu) 直接用回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動，實現(xiàn)腕部的回轉(zhuǎn)運動，因具有結(jié)構(gòu)緊湊、靈活等優(yōu)點而 被廣泛使用。

（2）用齒條活塞驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu) 在要求回轉(zhuǎn)角大于 270o 的情況下，可采用齒條活塞驅(qū)動腕部結(jié)構(gòu)。

（3）具有兩個自由度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動腕部結(jié)構(gòu) 它使腕部具有繞垂直和水平軸轉(zhuǎn)動的兩個自由度。

（4）機—液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu) 此手腕具有傳動簡單、輕巧等特點，但結(jié)構(gòu)有點復(fù)雜。本設(shè)計要求手腕回轉(zhuǎn) 180o，綜合以上分析考慮，腕部結(jié)構(gòu)選擇具有一個自由度的回轉(zhuǎn) 缸驅(qū)動腕部結(jié)構(gòu)。3．8．3 腕部回轉(zhuǎn)力的計算 腕部在回轉(zhuǎn)時一般需要克服以下三種阻力：

（1）腕部回轉(zhuǎn)支承處的摩擦力矩 M 摩 為簡化計算，一般取 M 摩=0.1M 總力矩

（2）克服由于工件重心偏置所需的力矩 M 偏式中G1——夾持工件重量（N）。e——工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線的垂直距離（m）。

（3）克服啟動慣性所需的力矩 M 慣 啟動過程近似等加速運動，根據(jù)手腕回轉(zhuǎn)的角速度ω及啟動所需時間 t 啟，按下式計 算：或者根據(jù)腕部角速度ω及啟動過程轉(zhuǎn)過的角度φ啟計算：

式中 J 工件——工件對手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量（N.m.s2）。J—— 手腕回轉(zhuǎn)部分對腕部回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量（N.m.s2）。ω—— 手腕回轉(zhuǎn)過程的角速度（rad/s）。t 啟——啟動過程中所需時間，一般取 0.05~0.3s。φ啟——啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度（rad）。手腕回轉(zhuǎn)所需的總的阻力矩相當(dāng)于上述三項之和，即：設(shè)抓取一根軸，其直徑 D=100mm,長度 l=500mm,m1=50kg,當(dāng)手抓夾持在工件中間位 置回轉(zhuǎn) 180o，將手抓、手抓驅(qū)動液壓缸和回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動件等效為一個圓柱體，長 h=150mm,半徑為 50mm，其所受重力為 G，啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度φ啟=0.314rad,等速 轉(zhuǎn)動角速度ω=2.616rad/s。圓柱體重力 因為手抓夾持在工件中間位置，所以工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線的垂直距離為 0，即 e 等于 0，所以 M 偏=G1e=0。由于又因為 所以即 3．8．4 腕部工作壓力計算 表 2 標準液壓缸內(nèi)徑系列（JB826-66）20 70 110 25 75 125 32 80 130 40 85 140 50 90 160 55 95 180 63 100 200 65 105 250

設(shè)定腕部的部分尺寸： 根據(jù)上表設(shè)缸體內(nèi)孔半徑 R=55 mm,外徑選擇 133mm,考慮到實 際裝配問題后，其外徑為 180mm，動片寬度 b=66mm,輸出軸半徑 r=22.5mm。表 3 標準液壓缸外徑系列（JB1068-67）液壓缸內(nèi)徑 20 鋼 P≤160MPa 40 50 63 80 90 100 110 125 140 150 160 180 200

168 146 180 194 219 245

鋼 P≤200 MPa 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 由于實際回轉(zhuǎn)液壓缸所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩必須大于總的阻力矩 M 總力矩，即：

式中 M 總力矩——手腕回轉(zhuǎn)時的總的阻力矩（N.m）P——回轉(zhuǎn)液壓缸工作壓力（Mpa）R——缸體內(nèi)孔半徑（mm）r——輸出軸半徑（mm）b——動片寬度（mm）所以 所以腕部回轉(zhuǎn)液壓缸主要參數(shù)為： 工作壓力 P 1MPa 缸體內(nèi)徑 R 110mm 輸出軸半徑 r 22.5mm 回轉(zhuǎn)力矩 M 13.1N.m 動片寬度 b 66mm

3．8．5 液壓缸蓋螺釘計算 表 4 螺釘間距 t 與壓力 P 之間的關(guān)系 工作壓力 P（MPa）0.5~1.5 1.5~2.5 2.5~5.0 5.0~10.0 螺釘?shù)拈g距 t(mm)

直徑（mm）FQs′——動片和輸出軸間聯(lián)接螺釘?shù)念A(yù)緊力（N）b——動片寬度（mm）P——回轉(zhuǎn)液壓缸工作壓力（Pa）螺釘?shù)膹姸葪l件為：螺釘材料選擇 Q235,取σs=240MPa,則即動片和輸出軸間聯(lián)接螺釘?shù)闹睆竭x擇 d1=6mm,選擇 M6 的開槽盤頭螺釘。式中［σ］——螺釘材料的許用拉應(yīng)力（MPa）d 1——螺釘?shù)闹睆剑╩m）

3．9 機械手臂部設(shè)計計算

3．9．1 臂部設(shè)計的基本要求

（1）臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕

（2）臂部運動速度要高，慣性要小

（3）手臂動作應(yīng)該靈活

（4）位置精度要高 3．9．2 臂部的結(jié)構(gòu)選擇 常見的手臂伸縮機構(gòu)由以下五種：

（1）雙導(dǎo)向桿手臂伸縮機構(gòu)手臂的伸縮缸安裝在兩根導(dǎo)向桿之間，由導(dǎo)向桿承受彎曲作用，活塞桿均受拉 壓，故受力簡單傳動平穩(wěn)。

（2）雙層液壓缸空心活塞桿單桿導(dǎo)向機構(gòu) 其特點是工作液壓缸容積小、運動速度快、外形整齊、活塞桿直徑大、增加 手臂剛性。

（3）采用花鍵套導(dǎo)向的手臂升降機構(gòu) 內(nèi)部導(dǎo)向，活塞桿直徑大、剛度大、傳動平穩(wěn)，花鍵軸端部的定位裝置值得注 意，必須保證手臂安裝在正確的初始設(shè)計位置上。

（4）雙活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu) 活塞桿速度先慢后快，是用短液壓缸實現(xiàn)大行程的結(jié)構(gòu)。

（5）活塞桿和齒輪齒條機構(gòu) 手臂的回轉(zhuǎn)運動是通過齒輪齒條機構(gòu)實現(xiàn)的，齒條的往復(fù)運動帶動與手臂聯(lián)接 的齒輪做往復(fù)回轉(zhuǎn)而使手臂左右擺動。通過以上，綜合考慮，本設(shè)計選擇雙向?qū)驐U手臂伸縮機構(gòu)，使用液壓驅(qū)動，液 壓缸選取雙作用液壓缸。3．9．3 手臂伸縮驅(qū)動力計算 伸縮液壓缸活塞驅(qū)動力的計算公式為： F 驅(qū)=F 摩+F 密+F 回+F 慣 式中 F 摩——手臂運動時，為運動件表面間的摩擦阻力。F 密——密封裝置處的摩擦阻力。F 回——液壓缸回油腔低壓油液所造成的摩擦阻力。F 慣——啟動或制動時，活塞桿所受平均慣性力。

（1）F 摩的計算 經(jīng)計算 式中 G 總——參與運動的零部件所受的總重量（N）。L——手臂參與運動的零部件的總重量的重心到導(dǎo)向支撐前端的距離（mm）a—— 導(dǎo)向支撐的長度（mm）μ′——當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支撐的截面形狀有關(guān)。對于圓柱面：μ——摩擦系數(shù)，對于靜摩擦且無潤滑時： 鋼對青銅：取

μ=0.1~0.15 鋼對鑄鐵：取μ=0.18~0.3 計算： 導(dǎo)向桿的材料選擇鋼、導(dǎo)向支撐選擇鑄鐵，L=700mm,導(dǎo)向支撐 a=420mm,帶入數(shù)據(jù)得：

（2）F 慣的計算 經(jīng)計算

式中Δv——由靜止加速到常速的變化量（mm/s）。Δt——啟動過程時間（t），一般取 0.01s~0.5s。手臂啟動速度Δv=83mm/s,啟動時間Δ

t=0.02s,g=9.8N/kg,帶入數(shù)據(jù)得：

（3）F 密的計算 不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計中，采用 O 型密

封圈，當(dāng)液壓缸工作壓 力小于 10MPa 時，液壓缸密封處的總的摩擦阻力為：F 密=0.03F 驅(qū)

（4）F 回的計算 一般背壓阻力較小，為了計算方便，將其省略。經(jīng)過以上分析計算，液壓缸的驅(qū)動力為： F 驅(qū)=F 摩+F 密+F 回+F 慣=3640+0.03 F 驅(qū)

+338.8 所以手臂伸縮驅(qū)動力 F 驅(qū)= 4102N 3．9．4 手臂伸縮液壓缸參數(shù)計算 經(jīng)過上面計算，確定了液壓缸的驅(qū)動力 F P=1MPa。

（1）液壓缸內(nèi)徑計算

驅(qū)= 4102N，因此選擇液壓缸的工作壓力當(dāng)油進入無桿腔： 當(dāng)油進入有桿腔： 所以式中 F 驅(qū)—— 手臂伸縮液壓缸驅(qū)動力（N）

D ——液壓缸內(nèi)徑（mm）d——活塞桿直徑（mm）η——液壓缸機械效率，在工程機械中用耐油橡膠可取η=0.95 P1——液壓缸的工作壓力（MPa）帶入數(shù)據(jù)得： 根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列（JB826-66）,選取液壓缸的內(nèi)徑為：D=80mm

（2）活塞桿直徑計算 活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運動的要求和強度的要求，對于桿長 l 大于 直徑 15 倍（l>15d）的活塞桿，還必須具有足夠的穩(wěn)定性。按強度條件決定活塞桿直徑 d 按拉壓強度計算：

設(shè)活塞桿材料為碳鋼，碳鋼［σ］=100~120 MPa,?。郐遥?100 MPa 即 表 5 活塞桿直徑系列（JB826-66）18 40 75 5 20 45 80 5 22 50 85 8 25 55 90 10 28 60 95 12 30 63 14 32 65 16 35 70

根據(jù)活塞桿直徑系列（JB826-66）選取活塞桿直徑 d=8mm。所以手臂伸縮液壓缸主要參數(shù)為：液壓缸內(nèi)徑 D 80mm 工作壓力 P 1MPa 活塞桿直徑 d 8mm 驅(qū)動力 F 4720N

3．10 機身升降機構(gòu)計算

3．10．1 手臂偏重力矩的計算

圖 5 手臂各部件重心位置圖 設(shè) 所以 設(shè)

所以偏轉(zhuǎn)力矩 式中ρ——重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離(mm)3．10．2 升降導(dǎo)向立柱不自鎖條件 手臂在 G 總的作用下有向下的趨勢，而立柱導(dǎo)套則防止這種趨勢。由力平衡條件得：

所謂不自鎖條件為：

即因此在設(shè)計中必須考慮到立柱導(dǎo)套長度大于 391mm。式中 f——摩擦系數(shù) h——立柱導(dǎo)套的長度 3．10．3 手臂升降驅(qū)動力的計算 由手臂升降驅(qū)動力的公式得： F 驅(qū)=F 摩+F 密+F 回+F 慣±G 總

（1）F 摩的計算

所以

（2）F 慣的計算 經(jīng)計算 式中Δv——由靜止加速到常速的變化量(mm/s)。Δt——啟動過程時間(t),一般取 0.01s~0.5s。

手臂啟動速度Δv=83mm/s,啟動時間Δt=0.02s,g=9.8N/kg,帶入數(shù)據(jù)得：

（3）F 密的計算不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計中，采用 O 型密封圈，當(dāng)液壓缸工 作壓力小于 10MPa 時，液壓缸密封處的總的摩擦阻力為：F 密=0.03F 驅(qū)

（4）F 回的計算 一般背壓阻力較小，為了計算方便，將其省略。經(jīng)過以上分析計算，液壓缸的驅(qū)動力為：所以當(dāng)液壓缸向上驅(qū)動時 當(dāng)液壓缸向下驅(qū)動時

3．10．4 手臂升降液壓缸參數(shù)計算 經(jīng)過上面計算，確定了液壓缸的驅(qū)動力 F 驅(qū)，因此選擇液壓缸的工作壓力 P=1MPa,為 了滿足要求，此時取 F 驅(qū)=1999.2N 進行計算。

（1）液壓缸內(nèi)徑計算：當(dāng)油進入無桿腔：當(dāng)油進入有桿腔：液壓缸的有效面積：所以式中 F 驅(qū)——手臂升降液壓缸驅(qū)動力(N)D——液壓缸內(nèi)徑(mm)d——活塞桿直徑(mm)η——液壓缸機械效率，在工程機械中用耐油橡膠可取η=0.95 P1——液壓缸的工作壓力(MPa)帶入數(shù)據(jù)得： 根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列（JB826-66），選取液壓缸的內(nèi)徑為：D=55mm

（2）活塞桿直徑計算 活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運動的要求和強度的要求，對于桿長 l 大于直 徑 15 倍（l>15d）的活塞桿，還必須具有足夠的穩(wěn)定性。按強度條件決定活塞桿直徑 d 按拉壓強度計算：設(shè)活塞桿材料為碳鋼，碳鋼［σ］=100MPa 即根據(jù)活塞桿直徑系列（JB826-66）選取活塞桿直徑 d=6mm 所以手臂升降液壓缸主要參數(shù)為：工作壓力 P 1MPa 液壓缸內(nèi)徑 D 55mm 活塞桿直徑 d 6mm 驅(qū)動力 F 1999.2N

3．11 機身回轉(zhuǎn)機構(gòu)的計算

3．11．1 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動力矩計算 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動力矩

（1）M 慣的計算 回轉(zhuǎn)部件可以等效一個高 1500mm,半徑為 60mm 的圓柱體，圓柱體重量為 G 總=800N，M 驅(qū)=M 慣+M 密+M 回設(shè)啟動角速度

Δω=0.314rad/s,啟動時間Δt=0.1s。所以

（2）M 密與 M 回的計算 為了計算方便，密封處的摩擦阻力矩 M 密=0.03M 驅(qū)，由于回油背差一般非常的小，故 在這里忽略不計，即 M 回=0。因此 3．11．2 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸參數(shù)計算 設(shè) b=60mm,液壓缸工作壓力 P=4MPa,d=50mm,則由 得 所以取液壓缸內(nèi)徑為 140mm 式中 D——液壓缸內(nèi)徑(mm)P——回轉(zhuǎn)液壓缸工作壓力(MPa)b——動片寬度(mm)d——輸出軸與動片聯(lián)接處的直徑(mm)所以手臂回轉(zhuǎn)液壓缸主要參數(shù)為：

工作壓力 P 4MPa

液壓缸內(nèi)徑 D 140mm

動片寬度 b 60mm

輸出軸直徑 d 50mm

驅(qū)動力矩 M 476N.m

3．11．3 液壓缸蓋螺釘計算 由表 4 可以看出螺釘間距 t 與壓力 P 之間的關(guān)系： T 為螺釘?shù)拈g距，間距跟工作壓力有關(guān)，每個螺釘在危險剖面上承受的拉力為： FQs=FQ+ FQs FQ 為工作載荷，F(xiàn)Qs為預(yù)緊力 液壓缸工作壓力為 P=4MPa,所以螺釘間距 t 小于 100mm,試選擇 8 個螺釘所以選擇螺釘數(shù)目合適 Z=8 個，危險截面面積所以 螺釘?shù)膹姸葪l件為：式中 D——動片外徑(mm)［σ］——螺釘材料的許用應(yīng)力(MPa)d 1——螺釘螺紋內(nèi)徑(mm)螺釘材料選擇 Q235，取σs=240MPa,則即螺釘?shù)闹睆竭x擇 d1=14mm 經(jīng)過以上的計算，需要螺釘來聯(lián)接，最終確定液壓缸的截面尺寸，內(nèi)徑為 140mm,外 徑為 240mm，輸出軸直徑為 50mm。3．11．4 動片和輸出軸之間的聯(lián)接螺釘由得式中 f——被聯(lián)接件配合面間的摩擦系數(shù)，鋼對銅取 f=0.15 D——動片外徑(mm)d——動片與輸出軸配合處直徑(mm)FQs——動片和輸出軸間聯(lián)接螺釘?shù)念A(yù)緊力(N)b——動片寬度(mm)P——回轉(zhuǎn)液壓缸工作壓力(Pa)

結(jié)論

通過此次畢業(yè)設(shè)計，使我了解了機械手的很多相關(guān)知識，使我了解了當(dāng)前國內(nèi)外 在此方面的一些先進生產(chǎn)和制造技術(shù)，了解了機械手設(shè)計的一般過程，通過對機械手 的結(jié)構(gòu)設(shè)計作了系統(tǒng)的分析，掌握了一定的機械設(shè)計方面的知識，為以后的工作學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計只是對機械手的手部、腕部、臂部以及機身做了系統(tǒng)的設(shè)計計算，設(shè)計中沒有涉及到機械手的控制問題，對這方面有點模糊，需要在以后的工作學(xué)習(xí)中 了解和掌握，由于經(jīng)驗知識水平的局限，設(shè)計難免有不到之處，望老師見量、指正。

致謝

非常感謝學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和老師給我提供了這次良好的深入學(xué)習(xí)的機會和寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境，通過這次畢業(yè)設(shè)計，不但使我將大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識再次回顧學(xué)習(xí)，而且 也使我學(xué)到了專業(yè)領(lǐng)域中一些前沿的知識。非常感謝在本次設(shè)計中曾給予我耐心指導(dǎo) 和親切關(guān)懷的老師以及幫助過我的同學(xué)，正是由于他們的幫助和鼓勵才使我能夠在畢 業(yè)設(shè)計過程中克服種種困難，最終順利完成論文，他們的學(xué)識和為人也深深地影響著 我，在此，請允許我再次向曾經(jīng)給予我多次指導(dǎo)的導(dǎo)師表示最忠誠的敬意！

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參 考 文 獻

[1]李允文.工業(yè)機械手設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，1994

[2]陸祥生.機械手－理論與應(yīng)用.北京：中國鐵道出版社,1985

[3]徐瀕主.機械設(shè)計手冊第五卷.北京：機械工業(yè)出版社，1992

[4]張建民.工業(yè)機器人.北京：北京理工大學(xué)出版社，1988

[5]蔡自興.機器人原理及其應(yīng)用.長沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1988

[6]馮香峰.機器人機構(gòu)學(xué).北京：機械工業(yè)出版社，1991

[7]工業(yè)機械手圖冊編寫組.工業(yè)機械手圖冊.北京：機械工業(yè)出版社，1978

[8]天津大學(xué)編.工業(yè)機械手設(shè)計基礎(chǔ).天津：天津人民出版社，1980

[9]陳明.機械制造工藝學(xué).北京：機械工業(yè)出版社，2005

[10]孫恒 陳作模 葛文杰.機械原理.北京：高等教育出版社，2006

[11]周伯英.工業(yè)機器人設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，1995

[12]龔振幫.機器人機械設(shè)計.北京：電子工業(yè)出版社，1995

[13]機械工程師手冊編委會.機械工程師手冊第三版.北京：機械工業(yè)出版社，2007

第五篇：基于plc機械手控制系統(tǒng)的設(shè)計

基于plc機械手控制系統(tǒng)的工程設(shè)計 課題背景及研究意義

機械手是工業(yè)自動化領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。近年來隨著工業(yè)自動化的發(fā)展機械手逐漸成為一門新興學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。機械手廣泛地應(yīng)用與鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機加、噴漆、熱處理等各個行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險、放射性、多粉塵等惡劣的勞動環(huán)境中，機械手由于其顯著的優(yōu)點而受到特別重視?？傊?，機械手是提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，減輕工人勞動強度和實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一個重要手段。國內(nèi)外都十分重視它的應(yīng)用和發(fā)展。

可編程序控制器（PLC)是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的實時工業(yè)控制裝置。隨著微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)和計算機通信技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC在硬件配置、軟件編程、通訊聯(lián)網(wǎng)功能以及模擬量控制等方面均取得了長足的進步，已經(jīng)成為工廠自動化的標準配置之一。

由于自動化可以節(jié)省大量的人力、物力等，而PLC也具有其他控制方式所不具有的特殊優(yōu)越性，如通用性好、實用性強、硬件配套齊全、編程方法簡單易學(xué)，因此工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用PLC。機械手在美國、加拿大等國家應(yīng)用較多，如用果實采摘機械手來摘果實、裝配生產(chǎn)線上應(yīng)用智能機器人等。我國自動化水平本身比較低，因此用PLC來控制的機械手還比較少。本次課題設(shè)計的機械手就是通過PLC來實現(xiàn)自動化控制的。通過此次設(shè)計可以更進一步學(xué)習(xí)PLC的相關(guān)知識，了解世界先進水平，盡可能多的應(yīng)用于實踐。

組態(tài)王是一套用于快速構(gòu)造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺上運行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案，在自動化領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計通過組態(tài)軟件對機械手進行監(jiān)控，將機械手的動作過程進行了動畫顯示，使機械手的動作過程更加形象化。機械手

2.1 機械手介紹

Mechanical hand也被稱為自動手，Auto hand能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(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，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

2.2機械手的分類

機械手主要由手部和運動機構(gòu)組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機械手設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用 機械手有2~3個自由度。

機械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。

機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機械手。

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(shù)特別是電子計算機的廣泛應(yīng)用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，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(jié)合。

2.3機械手的特點

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(fù)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(yīng)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(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可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(fù)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(xué)方面的研究和試驗。

2.4 機械手的構(gòu)成

機械手簡述：機械手的形式是多種多樣的，有的較為簡單，有的較為復(fù)雜，但基本的組成形式是相同的，一般由執(zhí)行機構(gòu)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。

1.執(zhí)行機構(gòu) 機械手的執(zhí)行機構(gòu)，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機構(gòu)，用來夾緊和松開工件，與人的手指相仿，能完成人手的類似動作。手腕是連接手指與手臂的元件，可以進行上下、左右和回轉(zhuǎn)動作。簡單的機械手可以沒有手腕。支柱用來支撐手臂，也可以根據(jù)需要做成移動。

2.傳動系統(tǒng) 執(zhí)行機構(gòu)的動作要由傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)。常用機械手傳動系統(tǒng)分機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電力傳動等幾種形式。

3.控制系統(tǒng)機械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機械手按一定的程序、方向、位置、速度進行動作，簡單的機械手一般不設(shè)置專用的控制系統(tǒng)，只采用行程開關(guān)、繼電器、控制閥及電路便可實現(xiàn)動傳動系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機構(gòu)按要求進行動作。動作復(fù)雜的機械手則要采用可編程控制器、微型計算機進行控制 機械手控制方式的選擇

3.1 控制方式的分類

傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)備自動控制主要由繼電器或分立的電子線路來實現(xiàn)，這種控制方式投資相對少一些，目前僅在一些舊式的、簡單的工業(yè)設(shè)備中還有一定市場，但該控制方式卻有以下致命缺陷：

(1)僅適合于簡單的邏輯控制；

(2)僅適合特殊的工程項目，而沒有通用性；

(3)沒有改動和優(yōu)化的可能性。伴隨著工業(yè)自動化技術(shù)的迅速發(fā)展，我國工業(yè)領(lǐng)域的自動化已經(jīng)基本實現(xiàn)了從繼電器控制到計算機控制的轉(zhuǎn)變，計算機控制方式具有以下兩個特點：

(1)硬件上至少有一個微處理器；

(2)通過軟件實現(xiàn)控制思想。

目前，工業(yè)自動化領(lǐng)域比較典型的控制方式有：

(1)可編程序邏輯控制器（PLC）；

(2)工業(yè)控制計算機（IPC）；

(3)集散控制系統(tǒng)（DCS）。

3.2 PLC與工業(yè)控制計算機（IPC）和集散控制系統(tǒng)（DCS）的比較及選型

1.各自技術(shù)發(fā)展的起源

計算機是為了滿足快速大量數(shù)據(jù)處理要求的設(shè)備。硬件結(jié)構(gòu)方面，總線標準化程度高，兼容性強，軟件資源豐富，特別是有實時操作系統(tǒng)的支持，故對要求快速、實時性強、模型復(fù)雜和計算工作量大的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。

集散系統(tǒng)從工業(yè)自動化儀表控制系統(tǒng)發(fā)展到以工業(yè)控制計算機為中心的集散系統(tǒng)，所以其在模擬量處理、回路調(diào)節(jié)方面具有一定優(yōu)勢，初期主要用在連續(xù)過程控制，側(cè)重回路調(diào)節(jié)功能。PLC是由繼電器邏輯系統(tǒng)發(fā)展而來，主要應(yīng)用在工序控制上，初期主要是代替繼電器控制系統(tǒng)，側(cè)重于開關(guān)量順序控制方面。

近年來隨著微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)等的發(fā)展，PLC在技術(shù)和功能上發(fā)生了飛躍。在初期邏輯運算的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值運算、閉環(huán)調(diào)節(jié)等功能，增加了模擬量和PID調(diào)節(jié)等功能模塊；運算速度提高，CPU的能力趕上了工業(yè)控制計算機；通信能力的提高發(fā)展了多種局部總線和網(wǎng)絡(luò)(LAN)，因而也可構(gòu)成為一個集散系統(tǒng)。特別是個人計算機也被吸收到PLC系統(tǒng)中。PLC在過程控制的發(fā)展將是一智能變送器和現(xiàn)場總線，暨向下拓展功能，開放總線。

2.相同點 在微電子技術(shù)發(fā)展的背景下，從硬件的角度來看，PLC、工業(yè)計算機、集散系統(tǒng)(DCS)之間的差別正在縮小，都將由類似的一些微電子元件、微處理器、大容量半導(dǎo)體存儲器和I/O模件組成。編程方面也有很多相同點。

3.不同點由于PLC和計算機屬于兩類產(chǎn)品，經(jīng)過幾十年的發(fā)展都形成了自身的裝置特點和軟件工具，實際上它們的區(qū)別仍然存在。

PLC用編程器或計算機編程，編程語言是梯形圖、功能塊圖、順序功能表圖和指令表等。集散系統(tǒng)自身或用計算機結(jié)構(gòu)形成組態(tài)構(gòu)成開發(fā)系統(tǒng)環(huán)境。

特別需要提出的是，PLC與STD總線工控機的區(qū)別，無論從維修、安裝和模件功能都很相似。PLC更適用于黑模式下運行，但在線運行時若要進行較大的程序修改，其能力略遜于STD工控機，但是從開關(guān)量控制而言，PLC的性能優(yōu)于STD工控機。

總的來說，在選擇控制器時，首先要從工程要求、現(xiàn)場環(huán)境和經(jīng)濟性等方面考慮。沒有哪種控制器是絕對完善的，也沒有哪種產(chǎn)品絕對差，只能說根據(jù)不同的環(huán)境選擇更適用的產(chǎn)品。

本章小結(jié)

本章主要介紹了機械手的來源、研究背景及研究意義，機械手的分類、特點。由于機械手是在搬運中的應(yīng)用，所以采用傳送帶加旋轉(zhuǎn)的機械手類型。此機械手易于操作，性 能可靠。機械手的控制方式可以有多種，本文主要研究通過PLC來控制機械手。