畢業(yè)設(shè)計(jì)--- 基于plc控制的機(jī)械手設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　1.機(jī)械手總體方案設(shè)計(jì)2</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)要求2</b></

2、p><p>　　1.2運(yùn)動(dòng)形式的選擇2</p><p>　　1.3驅(qū)動(dòng)方式的選擇4</p><p>　　1.4總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.機(jī)械手手部設(shè)計(jì)6</p><p><b>　　2.1結(jié)構(gòu)分析6</b></p><p><b>　　2.2計(jì)

3、算分析6</b></p><p>　　3.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1機(jī)械手移動(dòng)工件控制系統(tǒng)的控制要求11</p><p>　　3.2機(jī)械手移動(dòng)工件控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置13</p><p>　　3.3機(jī)械手移動(dòng)工件控制系統(tǒng)的PLC程序14</p><p><b

4、>　　4.動(dòng)畫(huà)制作18</b></p><p>　　4.1建立機(jī)械手模型18</p><p>　　4.2制作機(jī)械手的動(dòng)畫(huà)18</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)26</b></p><p><b>　　致謝26</b></p><p><b&

5、gt;　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p><b>　　附錄27</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　機(jī)械手設(shè)計(jì)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，檢測(cè)傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，是機(jī)械、電子、檢測(cè)、控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合應(yīng)用。本課題通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)要求的分析，設(shè)計(jì)出機(jī)械手的總體方案

6、，重點(diǎn)闡述了手部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及控制系統(tǒng)硬軟件的設(shè)計(jì)，完成了整個(gè)系統(tǒng)工作的動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手的基本搬運(yùn)功能，達(dá)到了預(yù)期要求，具有一定的應(yīng)用前景。</p><p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)械手 PLC 動(dòng)畫(huà)</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　隨著世界經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)活動(dòng)的不斷擴(kuò)大，機(jī)器人應(yīng)用正迅速向社會(huì)生

7、產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)展，也從制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)向非制造領(lǐng)域，各種各樣的機(jī)器人產(chǎn)品隨之出現(xiàn)。像海洋開(kāi)發(fā)、宇宙探測(cè)、采掘、建筑、醫(yī)療、農(nóng)林業(yè)、服務(wù)、娛樂(lè)等行業(yè)都提出了自動(dòng)化各機(jī)器人化的要求。隨著機(jī)器人的產(chǎn)生和大量應(yīng)用，很多領(lǐng)域，許多單一、重復(fù)的機(jī)械工作由機(jī)器人（也稱(chēng)機(jī)械手）來(lái)完成。</p><p>　　工業(yè)機(jī)器人是一種能進(jìn)行自動(dòng)控制的、可重復(fù)編程的，多功能的、多自由度的、多用途的操作機(jī), 廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可

8、提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對(duì)保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。和計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改變著人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式。</p><p>　　機(jī)械手是一種模仿人手動(dòng)作，并按設(shè)定的程序來(lái)抓取、搬運(yùn)工件或夾持工具，機(jī)械手可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動(dòng)化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)、自動(dòng)

9、機(jī)的上下料、數(shù)控設(shè)備的自動(dòng)換刀裝置中。機(jī)械手一般由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和人工智能組成，主要完成移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、抓取等動(dòng)作。</p><p>　　控制系統(tǒng)是機(jī)械手的指揮系統(tǒng)，它通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，讓執(zhí)行器按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作，并檢測(cè)其正確與否?？删幊炭刂破鳎≒LC）是一種數(shù)定運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它將邏輯運(yùn)算、順序控制、時(shí)序、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等控制程序，用指令形式存放在存儲(chǔ)器中，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控

10、制各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。與繼電器控制線(xiàn)路相比，PLC具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；編程簡(jiǎn)單、使用方便；設(shè)計(jì)、安裝容易，維護(hù)工作量少；功能完善、通用性強(qiáng)；體積小、能耗低等特點(diǎn)。因此，機(jī)械手控制系統(tǒng)越平越多的由可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　1.機(jī)械手總體方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　1.

11、機(jī)械手能夠完成從一個(gè)工作點(diǎn)取物體旋轉(zhuǎn)一定角度，放到另一個(gè)工作點(diǎn)上。</p><p>　　2.要求完成手抓結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，進(jìn)行夾緊力的計(jì)算分析。初值給定如下：</p><p>　　工件質(zhì)量m=0.1kg</p><p>　　摩擦系數(shù)μ=0.15</p><p>　　重力加速度g=9.8m/s2</p><p>　　垂直加速度

12、a=0.3g=2.94m/s2</p><p>　　水平加速度a=0.3g=2.94m/s2</p><p>　　回轉(zhuǎn)半徑r=0.5m</p><p>　　角速度ω＝3.5rad/s</p><p>　　角加速度β＝2.1rad/s2</p><p>　　安全系數(shù)S=1.45</p><p>&

13、lt;b>　　夾角φ＝45°</b></p><p>　　3.要求選用PLC作為控制系統(tǒng)。</p><p>　　1.2運(yùn)動(dòng)形式的選擇：</p><p>　　根據(jù)主要的運(yùn)動(dòng)參數(shù)選擇運(yùn)動(dòng)形式是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。常見(jiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式有四種，下面分別論述其特點(diǎn)，然后確定運(yùn)動(dòng)形式。</p><p>　　1.直角坐標(biāo)型機(jī)器人

14、</p><p>　　直角坐標(biāo)型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1-1所示，它在x,y,z軸上的運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立的，3個(gè)關(guān)節(jié)都是移動(dòng)關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)軸線(xiàn)相互垂直，它主要用于生產(chǎn)設(shè)備的上下料，也可用于高精度的裝卸和檢測(cè)和作業(yè)。這種形式的主要特點(diǎn)是：</p><p>　　(1)在三個(gè)直線(xiàn)方向上移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)容易想象。</p><p>　　(2)計(jì)算比較方便。</p><p>

15、;　　(3)由于可以?xún)啥酥?，?duì)于給定的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，其剛性最大。</p><p>　　(4)要求保留較大的移動(dòng)空間，占用空間較大。</p><p>　　(5)要求有較大的平面安裝區(qū)域。</p><p>　　(6)滑動(dòng)部件表面的密封較困難，容易被污染。</p><p>　　2.圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人</p><p>　　圓柱坐標(biāo)

16、型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1-2所示，R、θ和x為坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)，其中R是手臂的徑向長(zhǎng)度，θ是手臂的角位置，x是垂直方向上手臂的位置。這種形式的主要特點(diǎn)是：</p><p>　　(1)容易想象和計(jì)算。</p><p>　　(2)能夠伸入形腔式機(jī)器內(nèi)部。</p><p>　　(3)空間定位比較直觀。</p><p>　　(4)直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)部分難以密封

17、、防塵及防御腐蝕物質(zhì)。</p><p>　　(5)手臂端部可以達(dá)到的空間受限制，不能到達(dá)靠近立柱或地面的空間。</p><p>　　3.極坐標(biāo)型機(jī)器人 </p><p>　　極坐標(biāo)型機(jī)器人又稱(chēng)為球坐標(biāo)機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)圖如圖1-3所示，R，θ和β為坐標(biāo)系的坐標(biāo)。其中θ是繞手臂支撐底座垂直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角，β是手臂在鉛垂面內(nèi)的的擺動(dòng)角。這種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所形成的軌跡表面是半球面。其

18、特點(diǎn)是：</p><p>　　(1)在中心支架附近的工作范圍較大。</p><p>　　(2)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置容易密封。</p><p>　　(3)覆蓋工作空間較大。</p><p>　　(4)坐標(biāo)系較復(fù)雜，較難想象和控制。</p><p>　　(5)直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置仍存在密封問(wèn)題。</p><p>

19、;　　(6)存在工作死區(qū)。</p><p><b>　　4.多關(guān)節(jié)機(jī)器人 </b></p><p>　　多關(guān)節(jié)機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1-4所示，它是以其各相鄰運(yùn)動(dòng)部件之間的相對(duì)角位移作為坐標(biāo)系的。θ、α和φ為坐標(biāo)系的坐標(biāo)，其中θ是繞底座鉛垂軸的轉(zhuǎn)角，φ是過(guò)底座的水平線(xiàn)與第一臂之間的夾角，α是第二臂相對(duì)于第一臂的轉(zhuǎn)角。這種機(jī)器人手臂可以達(dá)到球形體積內(nèi)絕大部分位置，所能達(dá)到區(qū)

20、域的形狀取決于兩個(gè)臂的長(zhǎng)度比例。其特點(diǎn)是：</p><p>　　(1)動(dòng)作較靈活，工作空間大。</p><p>　　(2關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)處容易密封防塵。</p><p>　　(3)工作條件要求低，可在水下等環(huán)境中工作。</p><p>　　(4) 適合于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　(5)運(yùn)動(dòng)難以想象和控制，計(jì)算量較大。&

21、lt;/p><p>　　(6)不適于液壓驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　圖1-1 直角坐標(biāo)型 圖1-2 圓柱坐標(biāo)型 </p><p>　　圖1-3 極坐標(biāo)型 圖1-4 多關(guān)節(jié)型 </p><p><b

22、>　　選擇方案的準(zhǔn)則：</b></p><p>　　1.滿(mǎn)足設(shè)設(shè)計(jì)要求：機(jī)械手能夠旋轉(zhuǎn)一定角度。</p><p>　　2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于計(jì)算分析。</p><p>　　分析比較以上四種運(yùn)動(dòng)形式，確定選用圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人。</p><p>　　1.3驅(qū)動(dòng)方式的選擇：</p><p>　　機(jī)器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)

23、方式有液壓式、氣動(dòng)式、和電動(dòng)式。下面將三種驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行分析比較。</p><p><b>　　1.液壓驅(qū)動(dòng)</b></p><p>　　機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng)，有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　(1)液壓容易達(dá)到較高的壓力（常用液壓為2.5～6.3MPa），體積較小，可以獲得較大的推力或轉(zhuǎn)矩；</p><p>

24、　　(2)液壓系統(tǒng)介質(zhì)的可壓縮性小，工作平穩(wěn)可靠，并可得到較高的位置精度；</p><p>　　(3)液壓傳動(dòng)中，力、速度和方向比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；</p><p>　　(4)液壓系統(tǒng)采用油液作介質(zhì)，具有防銹性和自潤(rùn)滑性能，可以提高機(jī)械效率，使用壽命長(zhǎng)。</p><p>　　液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的不足之處是：</p><p>　　(1)油液的粘度隨

25、溫度變化而變化，影響工作性能，高溫容易引起燃爆炸等危險(xiǎn)；</p><p>　　(2)液體的泄漏難于克服，要求液壓元件有較高的精度和質(zhì)量，故造價(jià)較高；</p><p>　　(3)需要相應(yīng)的供油系統(tǒng)，尤其是電液伺服系統(tǒng)要求嚴(yán)格的濾油裝置，否則會(huì)引起故障。</p><p>　　液壓驅(qū)動(dòng)方式的輸出力和功率更大，能構(gòu)成伺服機(jī)構(gòu)，常用于大型機(jī)器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)。</p>

26、<p><b>　　2.氣壓驅(qū)動(dòng)</b></p><p>　　與液壓驅(qū)動(dòng)相比，氣壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)是：</p><p>　　(1)壓縮空氣粘度小，容易達(dá)到高速；</p><p>　　(2)利用工廠(chǎng)集中的空氣壓縮站供氣，不必添加動(dòng)力設(shè)備；</p><p>　　(3)空氣介質(zhì)對(duì)環(huán)境無(wú)污染，使用安全，可直接應(yīng)用于高溫作

27、業(yè)；</p><p>　　(4)氣動(dòng)元件工作壓力低，故制造要求也比液壓元件低。</p><p><b>　　它的不足之處是：</b></p><p>　　(1)壓縮空氣常用壓力為0.4～0.6MPa，若要獲得較大的力，其結(jié)構(gòu)就要相對(duì)增大；</p><p>　　(2)空氣壓縮性大，工作平穩(wěn)性差，速度控制困難，要達(dá)到準(zhǔn)確的位

28、置控制很困難；</p><p>　　(3)壓縮空氣的除水問(wèn)題是一個(gè)很重要的問(wèn)題，處理不當(dāng)會(huì)使鋼類(lèi)零件生銹，導(dǎo)致機(jī)器人失靈。此外，排氣還會(huì)造成噪聲污染。</p><p>　　氣動(dòng)式驅(qū)動(dòng)多用于點(diǎn)位控制、抓取、開(kāi)關(guān)控制和順序控制的機(jī)器人。</p><p><b>　　3.電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)可分為

29、普通交、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，交、直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　普通交、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)需加減速裝置，輸出力矩大，但控制性能差，慣性大，適用于中型或重型機(jī)器人。伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)輸出力矩相對(duì)小，控制性能好，可實(shí)現(xiàn)速度和位置的精確控制，適用于中小型機(jī)器人。交、直伺服電動(dòng)機(jī)一般用于閉環(huán)控制系統(tǒng)，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則主要用于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，一般用于速度和位置精度要求不高的場(chǎng)合。</p><

30、p>　　本課題設(shè)計(jì)的機(jī)械手的特點(diǎn)：</p><p>　　1.點(diǎn)位控制進(jìn)行搬運(yùn)工作，采用順序控制方式。</p><p>　　2.負(fù)載小，精度要求不高。</p><p><b>　　3.要求成本低。</b></p><p>　　根據(jù)以上特點(diǎn)，確定選用氣壓驅(qū)動(dòng)。</p><p><b>

31、　　1.4總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)圓柱坐標(biāo)型運(yùn)動(dòng)方式和氣壓驅(qū)動(dòng)方式的選定，對(duì)機(jī)械手進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，機(jī)械結(jié)構(gòu)由擺動(dòng)氣缸、雙聯(lián)氣缸、單聯(lián)氣缸和氣爪組成，結(jié)構(gòu)圖如圖1-5所示。</p><p>　　圖1-5 機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　2.機(jī)械手手部設(shè)計(jì)</b></p><

32、p><b>　　2.1結(jié)構(gòu)分析</b></p><p>　　機(jī)械手的手部是最重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是用來(lái)握持工件的部件。常用的手部按其握持原理可以分為夾持類(lèi)和吸附類(lèi)兩大類(lèi)，本課題采用夾持類(lèi)手部。夾持類(lèi)手部又可分夾鉗式、托勾式和彈簧式。本課題選用夾鉗式，它是工業(yè)機(jī)器人最常見(jiàn)的一種手部。手部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可分回轉(zhuǎn)型、平動(dòng)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型的特點(diǎn)是當(dāng)手爪夾緊和松開(kāi)物體時(shí)，手指作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)被抓物體的直徑

33、大小變化時(shí)，需要調(diào)整手爪的位置才能保持物體的中心位置不變。平動(dòng)型的特點(diǎn)是手指由平行四桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，當(dāng)手爪夾緊和松開(kāi)物體時(shí)，手指姿態(tài)不變，作平動(dòng)。和回轉(zhuǎn)型手爪一樣，夾持中心隨被夾持物體直徑的大小而變。平移型的特點(diǎn)是當(dāng)手爪夾緊和松開(kāi)工件時(shí)，手指作平移運(yùn)動(dòng)，并保持夾持中心固定不變，不受工件直徑變化的影響。為便于夾持避免固定中心的麻煩，采用平移型，圖2-1所示的是靠導(dǎo)槽保持手指作平移運(yùn)動(dòng)。手部結(jié)構(gòu)也采用氣壓驅(qū)動(dòng)。</p><p

34、>　　圖2-1 手部裝配圖</p><p><b>　　2.2計(jì)算分析</b></p><p>　　因工件運(yùn)動(dòng)速度引起視在重量增加情況下的夾緊力計(jì)算</p><p>　　機(jī)器人手臂停止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合，所以伴隨有速度和加速度.工件有了加速度，其視在重量就變化。設(shè)機(jī)械手手部縱向中心線(xiàn)上所加的驅(qū)動(dòng)力為P，P＝氣缸有效截面積

35、×使用的氣壓×η.作用在一個(gè)指尖上的夾緊力為Q（方向沿手指的運(yùn)動(dòng)方向）.設(shè)兩個(gè)手指以摩擦力2μQ，工件重量為G=mg.夾起工件要計(jì)算的是單個(gè)手指所必須的力Q.</p><p><b>　　1.垂直上升的情況</b></p><p>　　如圖2-2所示，工件以加速度a垂直上升，要使工件不掉下，下式必須成立.</p><p>&

36、lt;b>　　得</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)，得</b></p><p>　　圖2-2 工件垂直上升時(shí)受力分析圖</p><p><b>　　2.水平旋轉(zhuǎn)的情況</b></p><p>　　機(jī)械手部繞垂直軸以半徑r作水平旋轉(zhuǎn)，工件夾緊面與旋轉(zhuǎn)圓弧切線(xiàn)方向平行，如

37、圖2-3所示。</p><p><b>　　切線(xiàn)方向：</b></p><p><b>　　主法線(xiàn)方向：</b></p><p><b>　　副法線(xiàn)方向：</b></p><p><b>　　聯(lián)立上式，求解得</b></p><p>

38、;<b>　　代入數(shù)據(jù)，得</b></p><p><b>　　后指：</b></p><p>　　由于是機(jī)械手部機(jī)構(gòu)，QF=QR,所以結(jié)果Q必須滿(mǎn)足下式</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)，得</b></p><p>　　圖2-4 工件水平直進(jìn)時(shí)受力分析圖</p&g

39、t;<p><b>　　綜上所述，得</b></p><p>　　由于考慮到設(shè)計(jì)的機(jī)械手的安全問(wèn)題，應(yīng)再乘上一個(gè)安全系數(shù)S。</p><p>　　夾緊力Q與壓強(qiáng)的關(guān)系由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，如圖2-5所示。</p><p>　　由設(shè)計(jì)要求得知夾持長(zhǎng)度L＝25mm,根據(jù)圖2-5可知所加的壓強(qiáng)約為0.5MPa.</p><p&

40、gt;　　圖2-5 夾緊力、夾持長(zhǎng)度、壓強(qiáng)關(guān)系圖</p><p>　　3.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1機(jī)械手移動(dòng)工件控制系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　3.1.1機(jī)械手移動(dòng)工件的基本結(jié)構(gòu)、工作流程和工作原理</p><p>　　1.機(jī)械手移動(dòng)工件的基本機(jī)構(gòu)</p><p>　　機(jī)械移動(dòng)工件的基本

41、結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 機(jī)械移動(dòng)工件的基本結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.機(jī)械手移動(dòng)工作的工作流程</p><p>　　機(jī)械手移動(dòng)工件單個(gè)工作流程示意圖如圖2-2所示。</p><p>　　機(jī)械手移動(dòng)工件的單個(gè)工作流程由復(fù)位到初始位置、將機(jī)械手移動(dòng)到工件處、夾緊工件、將工件移動(dòng)到目標(biāo)位置、放下工件和移動(dòng)到初始位

42、置6個(gè)過(guò)程組成。機(jī)械手移動(dòng)工件通過(guò)PLC平控制，可以實(shí)現(xiàn)這6個(gè)過(guò)程全自動(dòng)依次運(yùn)行。</p><p>　　3.機(jī)械手移動(dòng)工件的工作原理</p><p>　　由于本機(jī)械手采用氣動(dòng)傳動(dòng)，為方便檢測(cè)，選用磁性開(kāi)關(guān)作為傳感器。安裝在氣缸外部即可。機(jī)械手移動(dòng)工件通過(guò)磁性限位開(kāi)關(guān)與電磁閥來(lái)控制。</p><p>　　(1)機(jī)械手左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、左移、右移、上移、下移分別通過(guò)左轉(zhuǎn)電磁閥

43、、右轉(zhuǎn)電磁閥、左移電磁閥、右移電磁閥、上移電磁閥、下移電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的最大位置由左轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)SL0、右轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)SL1、左移限位開(kāi)關(guān)SL2、右移限位開(kāi)關(guān)SL3、上移限位開(kāi)關(guān)SL4、下移限位開(kāi)關(guān)SL5來(lái)控制。</p><p>　　(2)放松、夾緊工件通過(guò)放松電磁閥、夾緊電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。夾緊工件通過(guò)定時(shí)器控制，根據(jù)實(shí)際情況，夾緊時(shí)間設(shè)為3秒。放松工件通過(guò)放松限位開(kāi)關(guān)來(lái)控制。</p><p&

44、gt;　　(1)按下啟動(dòng)按按鈕，系統(tǒng)先檢查機(jī)械手是否在初始位置，若不是機(jī)械手先進(jìn)行復(fù)位，然后再進(jìn)入機(jī)械手正式工作狀態(tài)。按下停止按扭，等機(jī)械手運(yùn)行到初始位置后，再停車(chē)。按下急停按鈕，斷開(kāi)PLC外部負(fù)載電源和氣動(dòng)裝置電源，系統(tǒng)立即停止。</p><p>　　圖3-2 機(jī)械手移動(dòng)工件單個(gè)工作流程 </p><p>　　3.1.2設(shè)備控制要求</p><p>　　該系

45、統(tǒng)要求機(jī)械手能自動(dòng)進(jìn)行工作，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)要求回轉(zhuǎn)半徑最小，要具體控制要求如下：</p><p>　　(1)按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)進(jìn)行自檢查機(jī)械是否在初始位置，不是的話(huà)先進(jìn)行復(fù)位工作，然后進(jìn)行正式工作。</p><p>　　(2)復(fù)位工作控制要求如下：</p><p>　?、?機(jī)械手首先上移，直到運(yùn)動(dòng)到最上端。</p><p>　?、?上移后，機(jī)械手開(kāi)始

46、右移。</p><p>　　③ 右移完成后，機(jī)械手開(kāi)始左轉(zhuǎn)，至此，復(fù)位工作完成。</p><p>　　(3)正式工作控制要求如下：</p><p>　?、?機(jī)械手開(kāi)始左移，一直運(yùn)動(dòng)到最左端。</p><p>　　② 運(yùn)行到最左端后，機(jī)械手開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)。</p><p>　?、?到達(dá)最下端后，機(jī)械手開(kāi)始夾緊工件，一直到把

47、工件夾緊為止，時(shí)間由定時(shí)器控制，定時(shí)為3秒。</p><p>　　④ 機(jī)械手開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到最上端。</p><p>　　⑤上移后，機(jī)械手開(kāi)始右移。</p><p>　?、?右移完成后，機(jī)械手開(kāi)始右轉(zhuǎn)，直到右轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)檢測(cè)到信號(hào)。</p><p>　　⑦ 右轉(zhuǎn)完成后，機(jī)械手下移。</p><p>　?、?運(yùn)行到最低

48、位置后，機(jī)械手把工件松開(kāi)，一直到放松限位開(kāi)關(guān)檢測(cè)到信號(hào)。</p><p>　?、?工件松開(kāi)后，機(jī)械手開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　⑩ 到達(dá)最上端后，機(jī)械手開(kāi)始左轉(zhuǎn)，真到左轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)檢測(cè)到信號(hào)，此時(shí)機(jī)械手已加到初始位置。</p><p>　　(4)該系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)循環(huán)工作。正常停車(chē)時(shí)，要求機(jī)械手回到初始位置時(shí)才能停車(chē)。急停時(shí)，切斷所有電源，系統(tǒng)停止運(yùn)行。重新啟

49、動(dòng)后，由于急停時(shí)機(jī)械手位置的不確定性，要進(jìn)行復(fù)位工作。</p><p>　　3.2機(jī)械手移動(dòng)工件控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置</p><p>　　3.2.1PLC選型</p><p>　　由于機(jī)械手控制系統(tǒng)的輸入/輸出接點(diǎn)少，要求性?xún)r(jià)比高，編程簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，機(jī)身小巧，故選用三菱公司的FX1N-24MR-001型號(hào)。市場(chǎng)為3330元。該機(jī)有14個(gè)輸入點(diǎn)，10個(gè)輸出

50、點(diǎn)，輔助繼電器1536點(diǎn)，定時(shí)器256點(diǎn)，計(jì)數(shù)器235點(diǎn)，數(shù)據(jù)寄存器8000點(diǎn)。</p><p>　　3.2.2系統(tǒng)資源分配</p><p><b>　　1.I/O觸點(diǎn)分配</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)控制要求，I/O分配如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 I/

51、O觸點(diǎn)分配表</p><p><b>　　2.定時(shí)器部分</b></p><p>　　這個(gè)控制系統(tǒng)夾緊工件需要定時(shí)器來(lái)控制夾緊程度。時(shí)間設(shè)為3秒。定時(shí)器分配如表3-2所示。</p><p>　　表3-2 定時(shí)器分配</p><p>　　3.2.3硬件電路接線(xiàn)圖</p>

52、<p>　　硬件電路接線(xiàn)圖如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 硬件電路接線(xiàn)圖</p><p>　　3.3機(jī)械手移動(dòng)工件控制系統(tǒng)的PLC程序</p><p><b>　　3.3.1編程軟件</b></p><p>　　采用三菱公司編程軟件FXGP/WIN-C，其界面如圖3-4所示。</p&

53、gt;<p>　　3.3.2程序流程圖</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)控制要求，畫(huà)出程序流程圖。見(jiàn)附件1。</p><p><b>　　3.3.3狀態(tài)圖</b></p><p>　　此程序用步進(jìn)指令編寫(xiě)比較方便直觀。根據(jù)流程圖。可畫(huà)出狀態(tài)圖，如圖3-5所示。</p><p><b>　　3.3.4梯

54、形圖</b></p><p><b>　　見(jiàn)附錄 </b></p><p><b>　　3.3.5語(yǔ)句表</b></p><p><b>　　見(jiàn)附錄 </b></p><p>　　圖3-4 FXGP/WIN-C界面</p><p><

55、b>　　圖2-5 狀態(tài)圖</b></p><p><b>　　4.動(dòng)畫(huà)制作</b></p><p>　　為了使視覺(jué)動(dòng)態(tài)效果逼真突出，選用優(yōu)秀的三維動(dòng)畫(huà)軟件3ds max來(lái)制作。</p><p>　　4.1建立機(jī)械手模型</p><p>　　機(jī)械手的建模比較簡(jiǎn)單，通過(guò)創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)基本體與擴(kuò)展基本體即可建立氣缸

56、、氣爪等。如圖4-1，4-2所示。</p><p>　　圖4-1 圖4-2</p><p>　　創(chuàng)建六角螺母時(shí)，先創(chuàng)建圖形中的多邊形。再通過(guò)修改\修改器列表，選擇擠出，完成六邊形的拉伸。如圖4-3，4-4所示。</p><p>　　通過(guò) 將創(chuàng)建好的幾何體進(jìn)行裝配，再通過(guò)復(fù)合對(duì)象中布爾操作將幾

57、何體中的重疊部分切除。如圖4-5所示。</p><p>　　最終的機(jī)械手模型如圖4-6所示。</p><p>　　4.2制作機(jī)械手的動(dòng)畫(huà)</p><p>　　3d max 基礎(chǔ)動(dòng)畫(huà)比較簡(jiǎn)單，通過(guò)激活自動(dòng)關(guān)鍵點(diǎn)按鈕，為物體的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、縮放等變換參數(shù)記錄動(dòng)畫(huà)。制作機(jī)械手的動(dòng)畫(huà)，還要用到層次式關(guān)系和FK。首先了解什么是層次關(guān)系。比如我們要制作人的手臂動(dòng)畫(huà)。我們希望這樣來(lái)