《帶式傳送機(jī)構(gòu)及機(jī)械手PLC控制設(shè)計(jì)（附程序梯形圖）》18000字

··PAGE94·帶式傳送機(jī)構(gòu)及機(jī)械手PLC控制設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u25557摘要 222558目錄 42459第1章緒論 7185641.1選題背景 7192251.2設(shè)計(jì)意義 764231.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 713016第2章基本方案設(shè)計(jì) 929652.1設(shè)計(jì)主要任務(wù) 9153112.1設(shè)計(jì)基本方案 913955第3章機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11133593.1機(jī)械手的總體設(shè)計(jì) 115193.1.1機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的類型 11213363.1.2設(shè)計(jì)具體采用方案 12165213.2機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12246933.2.1機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 12269843.2.2設(shè)計(jì)具體采用方案 13304293.3機(jī)械手手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13282263.3.1機(jī)械手手臂的設(shè)計(jì)要求 1378613.3.2設(shè)計(jì)具體的采納方案 14101503.4機(jī)械手腕部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14254453.4.1機(jī)器人手腕結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 14317823.4.2設(shè)計(jì)具體采用方案 1478943.5機(jī)械手末端執(zhí)行器（手爪）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15156503.5.1機(jī)械手末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)要求 15101393.5.2機(jī)器人夾持器的運(yùn)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)方式 16201643.5.3機(jī)器人夾持器的典型結(jié)構(gòu) 16167593.5.4設(shè)計(jì)具體采用方案 1674303.6機(jī)械手的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17273463.6.1設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問(wèn)題 17117033.6.2工業(yè)機(jī)器人常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式 17141103.6.3設(shè)計(jì)具體采用方案 18245373.7機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案 1895423.7.1機(jī)器人各類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn) 18109653.7.2工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇原則 1968023.7.3機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 1911043.7.4機(jī)器人氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 19116853.7.5智能機(jī)器人電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軟件 2024733.7.6設(shè)計(jì)方案實(shí)際上采用了計(jì)劃方案 2226933.8機(jī)器人手臂的平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 22129033.8.1智能機(jī)器人平衡機(jī)制的方式 23163343.8.2設(shè)計(jì)具體采用的方案 2315140第4章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2416544.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 24134894.1.1確定液壓系統(tǒng)基本方案 24247924.1.2擬定液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路 24167834.1.3液壓源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 2548224.1.4制作液壓系統(tǒng)圖 2571484.1.5確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 26174944.1.6計(jì)算和選擇液壓元件 2942924.1.7液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 30267304.2電機(jī)選型有關(guān)參數(shù)計(jì)算 31166014.2.1有關(guān)參數(shù)的計(jì)算 3158494.2.2電機(jī)型號(hào)的選擇 3316030第5章控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 35130405.1機(jī)械手控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3562195.1.1機(jī)械手工藝過(guò)程與控制要求 35209195.1.2機(jī)械手的作業(yè)流程 3560625.1.3機(jī)械手操作控制面板布局 3689655.1.4控制器的選型 3734535.1.5控制系統(tǒng)原理分析 38317555.1.6PLC外部接線設(shè)計(jì) 38276955.1.7I/O地址分配 39223425.2機(jī)械手控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 40221845.2.1機(jī)械手控制主程序流程圖 40319975.2.2機(jī)械手控制程序設(shè)計(jì) 4110556技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析 4324758結(jié)論 4425412參考文獻(xiàn) 464673附錄1 48第1章緒論1.1選題背景機(jī)械手可以在上下料過(guò)程中抓取工件，移動(dòng)工件到工作地點(diǎn)。這是一個(gè)科學(xué)研究非?；钴S且應(yīng)用越來(lái)越普遍的行業(yè)。機(jī)械手的使用是反映國(guó)家工業(yè)控制自動(dòng)化水平的關(guān)鍵指標(biāo)值。智能機(jī)器人不僅僅是實(shí)際意義上的人工勞動(dòng)，而是具有專業(yè)技能和專業(yè)技能的綜合機(jī)械設(shè)備。作為一種對(duì)環(huán)境做出快速響應(yīng)的機(jī)械設(shè)備，設(shè)備可以不斷地分析和區(qū)分環(huán)境。該設(shè)備可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用。工作中的高精度，能夠承受極端環(huán)境。在某種程度上，這種演變是機(jī)械加工的結(jié)果，對(duì)于關(guān)鍵加工制造和服務(wù)行業(yè)來(lái)說(shuō)，機(jī)械加工是必不可少的，其非機(jī)械設(shè)備，自動(dòng)化機(jī)械和智能制造技術(shù)都是必不可少的。特別適用于智能生產(chǎn)多種類型和多種自變量。它可用于零件的安裝，運(yùn)輸以及生產(chǎn)和加工工件的裝卸，特別是用于全自動(dòng)CNC車床和專用機(jī)床。在我國(guó)，它代替了每個(gè)人的正常工作，其現(xiàn)實(shí)意義更高。因此，它在機(jī)械制造，沖壓模等行業(yè)被廣泛使用。由于通用機(jī)械手可以快速改變加工工藝并且具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，因此可以廣泛用于小批量生產(chǎn)和生產(chǎn)線的連續(xù)更換。因此，對(duì)機(jī)械手的設(shè)計(jì)是勢(shì)在必行的。1.2設(shè)計(jì)意義工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有許多易燃，易燃，易爆和有害的物質(zhì)，使工人的工作環(huán)境極端極端。此時(shí)，如果可以根據(jù)機(jī)械手執(zhí)行此危險(xiǎn)操作，則無(wú)疑是非常高效和快速的。因此，裝卸，操縱機(jī)械手是每個(gè)人的研究課題。本設(shè)計(jì)方案適用于生產(chǎn)車間的車間，在生產(chǎn)加工產(chǎn)品的裝卸全過(guò)程中滿足數(shù)控車床和數(shù)控加工中心的要求，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了生產(chǎn)加工時(shí)間，并提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)效率。1.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)如下：（1）機(jī)器人的能力正在加強(qiáng)，在精度高，可靠性高等方面，并且價(jià)錢在不斷降低，從30年前103,000美元下降到16年前的65萬(wàn)美元。（2）機(jī)械系統(tǒng)向模塊化和可重構(gòu)的方向發(fā)展。例如，交流伺服電機(jī)，減速器和三個(gè)骨關(guān)節(jié)模塊被集成并連接到監(jiān)視系統(tǒng)的骨關(guān)節(jié)模塊中：一種重組機(jī)器人資產(chǎn)的獨(dú)特方式；機(jī)器人產(chǎn)品的模塊化安裝已在國(guó)外廣泛使用。（3）現(xiàn)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)軟件開發(fā)的特點(diǎn)是對(duì)獨(dú)立控制系統(tǒng)人機(jī)交互技術(shù)的追求。它僅關(guān)注于操作員和機(jī)器人，即實(shí)時(shí)監(jiān)控，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和部分自治系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。最著名的例子是英國(guó)的“Sojourner”火花機(jī)器人是成功的發(fā)射器。（4）智能機(jī)器人正在逐漸興起。從1994年在美國(guó)開發(fā)設(shè)計(jì)的“虛擬軸CNC車床”開始，這種新的機(jī)床設(shè)備已逐漸成為世界范圍內(nèi)科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，并對(duì)其主要用途進(jìn)行了討論。第2章基本方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)主要任務(wù)機(jī)械臂的基本要求是快速，準(zhǔn)確地拾取，放置和運(yùn)輸物體。它具有精度高，響應(yīng)時(shí)間快，具有一定的承載能力，在工作中有足夠的室內(nèi)空間以及任意部件靈活性，并且可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)，精確的定位。液壓設(shè)備之手的設(shè)計(jì)原則是：充分分析實(shí)際操作目標(biāo)（產(chǎn)品工件）明確提出的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，操作規(guī)程和最有效的加工技術(shù)，滿足系統(tǒng)功能要求和自然環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，符合加工技術(shù)要求，并使結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)化。該設(shè)計(jì)方案整合了這段時(shí)期內(nèi)盡可能多的高等學(xué)校專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用，并促進(jìn)和加強(qiáng)了高等學(xué)校所學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的專業(yè)知識(shí)。設(shè)計(jì)參數(shù)：1）傳送帶輸送能力：600kg/h（2）最大輸送長(zhǎng)度：8m（3）最大輸送速度：1.5m/s（4）機(jī)械手要求：它所夾持得直徑能允許的范圍最大為250mm，夾持的重量允許最大為10Kg,并且手臂還能夠伸縮自如。機(jī)械手要求有3種控制方式：①手動(dòng)控制方式；②單周期控制方式；③連續(xù)控制方式。2.1設(shè)計(jì)基本方案通過(guò)對(duì)機(jī)械臂加工技術(shù)的全過(guò)程和操作規(guī)定的分析，將機(jī)械臂全自動(dòng)連續(xù)姿勢(shì)的全過(guò)程分為八個(gè)過(guò)程。機(jī)械臂的壓力姿勢(shì)的升高，降低，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，夾緊和釋放均由機(jī)器，電，氣和控制的綜合系統(tǒng)軟件執(zhí)行。根據(jù)相關(guān)的電子設(shè)備，完成了機(jī)械臂的姿勢(shì)和對(duì)象位置的檢查。傳送帶全部由相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并且電動(dòng)機(jī)具有相應(yīng)的維護(hù)。為了更好地方便應(yīng)用和調(diào)整，將實(shí)際操作指定為手動(dòng)和全自動(dòng)實(shí)際操作，其中全自動(dòng)實(shí)際操作包括：?jiǎn)尾剑瑔沃芷跁r(shí)間，持續(xù)時(shí)間；手動(dòng)實(shí)際操作包括返回原點(diǎn)的手動(dòng)和手動(dòng)操作。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：機(jī)械手采用圓柱坐標(biāo)形式。腰座使用大傳動(dòng)比的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。手臂采用液壓缸直接驅(qū)動(dòng)。末端執(zhí)行器采用連桿杠桿式。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：液壓缸直接驅(qū)動(dòng)不需要中間機(jī)構(gòu)。腰部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，圓柱齒輪傳動(dòng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：大小臂采用液壓驅(qū)動(dòng)，使用的是電液伺服液壓缸。液壓控制回路方向控制采用的是電磁換向閥。速度控制采用節(jié)流調(diào)速。電機(jī)選擇步進(jìn)電機(jī)。控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：主要靠的是電磁閥來(lái)調(diào)節(jié)上升和下降?？侩娨核欧y伺服驅(qū)動(dòng)器，感應(yīng)式位移傳感器控制伸長(zhǎng)和縮短。通過(guò)柱塞缸和齒輪來(lái)夾緊和放松手爪。第3章機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)3.1.1機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的類型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)分為以下四種結(jié)構(gòu)：直角坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球面坐標(biāo)結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。下面詳細(xì)描述每種結(jié)構(gòu)模式和相應(yīng)的特性。1.直角坐標(biāo)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)直角坐標(biāo)機(jī)器人使用三個(gè)相互垂直的線性運(yùn)動(dòng)在空間中運(yùn)動(dòng)，如圖2.1所示。由于線性運(yùn)動(dòng)的位置控制是閉環(huán)控制，因此直角坐標(biāo)系機(jī)器人的位置精度非常高。由于機(jī)器人的適應(yīng)空間低于組織的規(guī)格，因此為了更好地使機(jī)器人具有合適的適應(yīng)空間，他的結(jié)構(gòu)規(guī)格也將設(shè)計(jì)得非常大。2.圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)圓柱坐標(biāo)機(jī)器人在空間中進(jìn)行一次旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和兩次線性運(yùn)動(dòng)，工作空間為圓柱形狀。它在搬運(yùn)工件的過(guò)程中經(jīng)常被使用。3.球形坐標(biāo)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)球形坐標(biāo)機(jī)器人使用兩種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一種線性運(yùn)動(dòng)在空間中移動(dòng)，它的工作空間是一個(gè)球形空間。4.關(guān)節(jié)機(jī)器人結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)機(jī)器人使用三種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在空間中移動(dòng)。圖2.1四種機(jī)器人坐標(biāo)形式3.1.2設(shè)計(jì)具體采用方案圖2.2機(jī)械手工作布局圖本次設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用，被上下料的工件為10kg，工件長(zhǎng)度為250mm，綜合考慮，機(jī)械手的自由度為3，坐標(biāo)形式為圓柱坐標(biāo)形式，其特別好的是：運(yùn)動(dòng)范圍廣。布局如圖2.2所示。3.2機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)腰座對(duì)于機(jī)械手來(lái)講是很重要的一部分，所以需要考慮其他的部位來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.2.1機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求機(jī)器人腰部的底部需要具備旋轉(zhuǎn)的功能。其余的部件都在腰部機(jī)座上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。所以它需要支撐其他部件的重量。設(shè)計(jì)時(shí)有以下幾點(diǎn)應(yīng)謹(jǐn)慎對(duì)待：1.腰部座椅的底部邊緣應(yīng)足夠大，否則機(jī)器人在工作時(shí)會(huì)變得越來(lái)越不穩(wěn)定。2.腰部基座一定要能承擔(dān)的其他部件的重量，因此機(jī)器人基座和腰部滾柱軸承的抗拉強(qiáng)度和彎曲應(yīng)變應(yīng)較高。3.腰座是經(jīng)?；顒?dòng)的部分，如果不潤(rùn)滑就會(huì)在機(jī)器和設(shè)備的末端嚴(yán)重?fù)p害健身鍛煉的準(zhǔn)確性，因此必須在許多方面加以保證。4.腰部結(jié)構(gòu)應(yīng)易于安裝，調(diào)整且可靠。5.一般來(lái)說(shuō)，腰部旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的一部分的外殼采用相對(duì)較輕的鋁合金型材，底座由生鐵或鑄鋼制成，可以提高控制精度。3.2.2設(shè)計(jì)具體采用方案由于是智能機(jī)器人的第一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。其精度很高，因此如果不能準(zhǔn)確的完成將會(huì)對(duì)機(jī)械臂的最終精度非常有害。因此，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器用于完成腰部旋轉(zhuǎn)健身運(yùn)動(dòng)。由于無(wú)法立即驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，因此使用傳動(dòng)比大的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)軟件來(lái)降低速比。由于齒輪傳動(dòng)裝置存在齒隙，從而損害了傳動(dòng)系統(tǒng)的精度，因此用傳動(dòng)比大的一級(jí)齒輪。傳動(dòng)齒輪以高韌性和高韌性原材料高精度加工生產(chǎn)。腰座的具體結(jié)構(gòu)如圖2-3圖2-3腰座結(jié)構(gòu)圖3.3機(jī)械手手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.1機(jī)械手手臂的設(shè)計(jì)要求機(jī)械臂能夠有足夠的速度還有足夠的力量進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。依據(jù)速度和力量設(shè)計(jì)時(shí)，遵循以下原則：1.兩臂的關(guān)節(jié)軸盡可能平行2.每一個(gè)姿勢(shì)都可以在運(yùn)動(dòng)空間內(nèi)部。3.強(qiáng)度和剛度高的材料都可以，像碳纖維復(fù)合材料，但是價(jià)格太貴，技術(shù)上有一定缺陷，不能廣泛使用?，F(xiàn)在一般采用有限元方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以緩解經(jīng)濟(jì)，減輕重量。4.臂設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮每個(gè)關(guān)節(jié)的限位塊和限位開關(guān)。3.3.2設(shè)計(jì)具體的采納方案由于加工工件的質(zhì)量為10KG，因此對(duì)剛度和強(qiáng)度有要求。因?yàn)閷?duì)于剛度和強(qiáng)度的要求，所以臂的驅(qū)動(dòng)是液壓驅(qū)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)力會(huì)很大，所以強(qiáng)度和剛度完全可以滿足。之后，檢查液壓缸的強(qiáng)度。機(jī)械手臂過(guò)于大就會(huì)降低剛度。設(shè)計(jì)中增加了導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，增加了四根導(dǎo)桿，用正四邊形排列，導(dǎo)桿全都是中空的，這樣的話大臂還可以減輕重量。增加兩根導(dǎo)桿，和活塞桿組成等邊三角形，這是為了增加小臂的剛度。3.4機(jī)械手腕部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)手腕是用來(lái)完成作業(yè)的，它與腰部相連能夠確定的規(guī)定手腕的運(yùn)動(dòng)。3.4.1機(jī)器人手腕結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求1自由度數(shù)量多，效果會(huì)很好，但很難操作。因此，它可以滿足要求并且價(jià)格更高昂。那么數(shù)量應(yīng)盡可能減少。腕部的自由度數(shù)量為2到3個(gè)就足夠了。深入分析實(shí)際問(wèn)題，就可以得到了最優(yōu)解。2.最好減少手腕的凈重和體積，并且結(jié)構(gòu)更緊湊?？刂泼姘暹x擇并分離傳輸系統(tǒng)，以更好地減輕機(jī)器人手腕的凈重。手腕控制板不使用及時(shí)的控制器，而是僅安裝在手臂上，并使用高耐磨鋁型材。3.必須建立一個(gè)可靠的傳輸系統(tǒng)間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)，以減少氣體和回流之間的間隙，并提高傳輸系統(tǒng)的精度。4.必須有一個(gè)用于旋轉(zhuǎn)腕部每個(gè)骨關(guān)節(jié)軸的行程開關(guān)，并且還必須有一個(gè)固定的硬限位開關(guān)，以免因超出極限而對(duì)機(jī)械設(shè)備造成損壞。3.4.2設(shè)計(jì)具體采用方案通過(guò)對(duì)上下料的深入了解，可以在達(dá)到工藝性能的前提下，盡可能提高安全系數(shù)和穩(wěn)定性。機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)必須簡(jiǎn)單，這樣可以減少操縱的難度。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，3個(gè)自由度就行。結(jié)構(gòu)如下圖2.4所示。圖2.4手爪聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)3.5機(jī)械手末端執(zhí)行器（手爪）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.5.1機(jī)械手末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)要求末端執(zhí)行器可以分為搬運(yùn)，加工和測(cè)量。用于搬運(yùn)的末端執(zhí)行器是指各種夾緊裝置。其中包含用于執(zhí)行相應(yīng)處理操作的特殊處理工具，例如噴槍，焊機(jī)，車削工具等。設(shè)計(jì)末端執(zhí)行器時(shí)，應(yīng)對(duì)以下進(jìn)行謹(jǐn)慎分析；1.智能機(jī)器人末端的電動(dòng)執(zhí)行器是根據(jù)智能機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)行要求設(shè)計(jì)制造的。新型搬運(yùn)電動(dòng)執(zhí)行器的出現(xiàn)可以改善智能機(jī)器人的新能力。新型智能機(jī)器人的頂級(jí)電動(dòng)執(zhí)行器，將再次擴(kuò)大智能機(jī)器人的應(yīng)用范圍。2.智能機(jī)器人末端電動(dòng)執(zhí)行器的凈重，搬運(yùn)物體的凈重和操作過(guò)程中的作用力。智能機(jī)器人的允許負(fù)載能力。因此，要求智能機(jī)器人的致動(dòng)器尺寸小，重量輕且結(jié)構(gòu)緊湊。3.智能機(jī)器人末端的電動(dòng)執(zhí)行器的實(shí)用性和獨(dú)特性不同。通用尾部電動(dòng)致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜和困難。例如，迄今為止，還沒(méi)有將類似于人們的通用智能機(jī)器人的智能手商業(yè)化。在此鏈接中，它可以用于制造或制造這種簡(jiǎn)單而通用的智能機(jī)器人頂部電動(dòng)執(zhí)行器。充分考慮工業(yè)化生產(chǎn)的特殊應(yīng)用，每個(gè)人都應(yīng)開發(fā)設(shè)計(jì)并設(shè)計(jì)各種專用，高效的智能機(jī)器人尾部電動(dòng)執(zhí)行器，因?yàn)檫@種通用執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜且工程成本昂貴。4.生態(tài)和萬(wàn)能是兩個(gè)定義。生態(tài)意味著該設(shè)備具有許多功能，生態(tài)意味著相對(duì)性相對(duì)有限的終端設(shè)備的電動(dòng)執(zhí)行器可以應(yīng)用于不同的智能機(jī)器人。。執(zhí)行器必須具有標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)設(shè)備。3.5.2機(jī)器人夾持器的運(yùn)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)方式對(duì)于一般的工業(yè)機(jī)械手爪，手勢(shì)操作爪更為常見。根據(jù)手指的移動(dòng)方式，可以分為旋轉(zhuǎn)展開和移動(dòng)類型。根據(jù)夾緊方法，有外部夾緊型和內(nèi)部支撐型兩種。智能機(jī)器人夾具（爪）的驅(qū)動(dòng)方法有三個(gè)關(guān)鍵1.氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器方法這種類型的驅(qū)動(dòng)程序系統(tǒng)軟件使用繼電器來(lái)操縱爪子的方向以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，并使用氣流調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)閥門以調(diào)整運(yùn)動(dòng)速率。2.電驅(qū)動(dòng)方法電驅(qū)動(dòng)爪的使用也很普遍。對(duì)于這種類型的爪，通常使用DC或AC伺服電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)，并且必須使用減速器以獲得足夠的驅(qū)動(dòng)力和轉(zhuǎn)矩。電驅(qū)動(dòng)方法可以完成爪的力和位置操縱。但是，在防爆標(biāo)準(zhǔn)下不能使用這種驅(qū)動(dòng)方法，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)可能會(huì)引起火災(zāi)。3.液壓驅(qū)動(dòng)方式液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軟件傳輸系統(tǒng)具有較大的彎曲剛度，可以完成連續(xù)的位置操縱。3.5.3機(jī)器人夾持器的典型結(jié)構(gòu)1.斜楔式抓手使用斜楔和杠桿完成爪的松動(dòng)和打開，以完成工件的搬運(yùn)。2.滑軌式抓爪當(dāng)活塞向后移動(dòng)時(shí)，爪松開。這種抓手具有較大的打開和關(guān)閉行程，可以集成到不同大小的物體中。3.曲軸桿式抓爪在活塞扭轉(zhuǎn)的情況下，曲軸和杠桿使抓具（壓力釋放）運(yùn)動(dòng)。由于控制桿的力變大，這種夾持器可能會(huì)導(dǎo)致很大的夾緊力。一般與彈簧配合在一起使用。4.變速箱齒條式抓爪這種類型的爪根據(jù)活塞推動(dòng)齒條，而齒條推動(dòng)傳動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致爪的夾緊和松動(dòng)。3.5.4設(shè)計(jì)具體采用方案結(jié)合實(shí)際工況，這次用連桿杠桿式對(duì)手爪進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先活塞端的齒條進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，然后活塞就會(huì)被施加力，作來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)扇形齒條，機(jī)械手就會(huì)打開，關(guān)閉。因?yàn)楣ぜ闹睆綖?50mm，所以設(shè)計(jì)也是按照工件直徑制造的。如圖2.5所示：圖2.5機(jī)械手末端執(zhí)行手爪結(jié)構(gòu)圖3.6機(jī)械手的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.6.1設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問(wèn)題設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，以下問(wèn)題需要謹(jǐn)慎考慮：1.機(jī)器人重量和慣性力應(yīng)較小。2.使用間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。3.使用最佳傳動(dòng)比來(lái)提高系統(tǒng)軟件的屏幕分辨率，減少等效電路，以在組件的輸出軸上實(shí)現(xiàn)等效電路慣性矩，并最大程度地提高工作速度。4.減少反向電流過(guò)流保護(hù)的誤差，例如采取對(duì)策，例如清除傳輸間隙并減少支座的變形。5.適當(dāng)?shù)淖枘岜取?.6.2工業(yè)機(jī)器人常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式1.齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)智能機(jī)器人系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題一般選用齒側(cè)間隙小，精度高的齒輪。每種傳動(dòng)比的最佳分配機(jī)制。輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則。設(shè)齒輪傳動(dòng)中各級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差換算到末級(jí)輸出軸上的總轉(zhuǎn)角誤差為，則（2-1）式中：第個(gè)齒輪所具有的轉(zhuǎn)角誤差；第個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)軸至n級(jí)輸出軸的傳動(dòng)比。末級(jí)輸出軸上的總轉(zhuǎn)角誤差為（2-2）因此，在設(shè)計(jì)方案中，最后兩個(gè)階段的傳動(dòng)比應(yīng)更大，并且應(yīng)盡可能提高加工精度。b。最小等效電路轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是標(biāo)準(zhǔn)值。實(shí)際上，有幾個(gè)方面：（1）對(duì)于可變負(fù)載的變速齒輪系統(tǒng)軟件，最好選擇一個(gè)無(wú)法近似的比率，以防止電流嚙合，以減少噪音和振動(dòng)。（2）對(duì)于傳動(dòng)齒輪系統(tǒng)軟件，按照總轉(zhuǎn)角誤差的最低標(biāo)準(zhǔn)，這是提高傳動(dòng)精度和減少往返誤差的主要因素；3.6.3設(shè)計(jì)具體采用方案實(shí)際上，在該設(shè)計(jì)方案中，由于液壓系統(tǒng)被用作機(jī)械手的水平臂和垂直臂，所以要選擇了液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，選擇了圓柱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。因此它是關(guān)節(jié)組織和驅(qū)動(dòng)力的組成部分。傳動(dòng)齒輪由具有高韌性和高韌性的原材料制成，并通過(guò)高精度的加工生產(chǎn)出來(lái)。3.7機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案3.7.1機(jī)器人各類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)2.7機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案2.7.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)根據(jù)動(dòng)力單元，工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軟件分為三類：液壓，氣動(dòng)和電動(dòng)。1.液壓機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軟件液壓驅(qū)動(dòng)具有驅(qū)動(dòng)力大，力（或轉(zhuǎn)矩）和慣性力比大，響應(yīng)速度快，易于完成立即驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)。適用于承載能力大，慣性力大，防火防爆工作環(huán)境的設(shè)備。2.氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)適用于中小型負(fù)載的機(jī)器人。但是，由于很難完成伺服控制，因此它主要用于系統(tǒng)控制的機(jī)器人，例如進(jìn)給，切割和沖壓模具機(jī)器人。3.電動(dòng)系統(tǒng)慣性力低且轉(zhuǎn)矩大的交流和直流伺服電機(jī)被廣泛采用，并且伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器被用作輔助設(shè)備。3.7.2工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇原則在設(shè)計(jì)機(jī)器人時(shí)，工作規(guī)定，機(jī)器人的特性，操縱功能，維護(hù)的復(fù)雜性，功能喪失，高性價(jià)比和當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)都需要進(jìn)行分析?？紤]許多方面。在關(guān)注了各種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本和綜合特性之后，對(duì)上述要素進(jìn)行了全面討論。在正常情況下1.對(duì)于上下物料，系統(tǒng)通過(guò)相對(duì)有限的定位點(diǎn)控制來(lái)控制機(jī)器人。比較重的就用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。2.用于焊接，氬弧焊和噴涂工作的機(jī)器人必須具有定位點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)軌跡控制功能，并且需要使用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。僅液壓或電動(dòng)伺服電機(jī)系統(tǒng)可以滿足要求。由任意定位點(diǎn)操作的重型焊接和運(yùn)輸機(jī)器人均采用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。3.7.3機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)器人中的液壓系統(tǒng)軟件的功能是根據(jù)電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)換組件向功率放大器電路執(zhí)行操作數(shù)據(jù)信號(hào)，在工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人中，大多數(shù)中小型輸出功率的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軟件都使用節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)速度，而大功率的功率則使用容量調(diào)速系統(tǒng)軟件。節(jié)氣門調(diào)速系統(tǒng)軟件具有良好的動(dòng)態(tài)特性，但效率高，效率低。容量速度控制系統(tǒng)軟件不像以前那樣動(dòng)態(tài)，但是它非常高效。機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軟件包括兩大類：系統(tǒng)控制和伺服控制。1.液壓系統(tǒng)軟件這種類型的機(jī)器人是非伺服控制的機(jī)器人。在僅具有簡(jiǎn)單傳送功能的機(jī)器人中，通常使用簡(jiǎn)單的邏輯控制設(shè)備或可編程控制器來(lái)控制具有相對(duì)有限的定位點(diǎn)的機(jī)器人。選定點(diǎn)的緩沖和制動(dòng)系統(tǒng)：由于機(jī)械臂的慣性力較大，因此有必要在選定點(diǎn)之前添加緩沖和制動(dòng)系統(tǒng)以組織或鎖定設(shè)備。2.伺服控制機(jī)器人的液壓系統(tǒng)具有定位點(diǎn)操縱和連續(xù)運(yùn)動(dòng)軌跡操縱的工業(yè)機(jī)械手必須使用電動(dòng)液壓伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軟件。3.7.4機(jī)器人氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)氣動(dòng)智能機(jī)器人以空氣壓縮作為動(dòng)力裝置，通常將其從加工廠的空氣壓縮站拉到智能機(jī)器人的工作部分，并且還可以獨(dú)立創(chuàng)建中小型氣動(dòng)閥系統(tǒng)軟件。由于該氣動(dòng)智能機(jī)器人具有氣動(dòng)閥使用方便，無(wú)環(huán)境污染，姿勢(shì)靈活，姿勢(shì)快速，工作可靠，實(shí)際操作維護(hù)簡(jiǎn)單，適用于極端自然環(huán)境下工作的特點(diǎn)，因此被用于沖壓件加工中，注塑成型等特點(diǎn)。在有害或高溫標(biāo)準(zhǔn)下工作，例如鋁壓鑄，CNC車床，切割，運(yùn)輸和自動(dòng)組裝儀表板和冶金行業(yè)的中小型零件等。已經(jīng)使用了許多方面，例如子彈制造自動(dòng)化技術(shù)。在大多數(shù)情況下，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軟件用于完成中間玩具和機(jī)器人玩具中的兩個(gè)位置或相對(duì)有限的定位點(diǎn)操作。3-5自由度；負(fù)載低于200N;速度300-100mm/s;重復(fù)精度水平/-0.1-0.5毫米。并且使用可編程邏輯控制器（PLC）。易燃和易爆場(chǎng)所，可以使用氣動(dòng)邏輯組件來(lái)構(gòu)成控制設(shè)備。1.氣動(dòng)閥由主空氣壓縮站提供。如果沒(méi)有空氣壓縮站的標(biāo)準(zhǔn)，則其他可用于智能化的氣動(dòng)機(jī)械和設(shè)備機(jī)器人和輔助設(shè)施必須配備與氣源量相對(duì)應(yīng)的氣動(dòng)閥門機(jī)械和設(shè)備。2.在大多數(shù)情況下，需要?dú)鈩?dòng)三重組裝結(jié)構(gòu)。無(wú)論是由空氣壓縮站的空氣回路使用還是由獨(dú)立的氣動(dòng)閥使用。3.制動(dòng)器對(duì)于總流量小的電磁閥，關(guān)閉時(shí)間更短，停止點(diǎn)的步幅應(yīng)相應(yīng)減小。因此，就智能機(jī)器人的單一可玩性而言，停止次數(shù)最多為6-9次。為了提高精確的定位水平，除了選擇多部分缸外，制動(dòng)系統(tǒng)還可以選擇如下：防抱死系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備制動(dòng)系統(tǒng)。4.限位開關(guān)氣動(dòng)智能機(jī)器人的制動(dòng)系統(tǒng)和每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的選擇點(diǎn)均及時(shí)。根據(jù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，如果使用非接觸式感應(yīng)缸，則其行程開關(guān)為非接觸式限位開關(guān)。這種電源開關(guān)的顯示時(shí)間小于50ms，非常適合用于智能機(jī)器人。當(dāng)氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)到選定點(diǎn)時(shí)，為了確保精度水平，必須將旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)軸夾緊。常見的限位開關(guān)機(jī)構(gòu)是由繼電器操作的液壓缸推動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)（插銷鎖，滑軌等）來(lái)鎖定智能機(jī)器人健身運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。重新啟動(dòng)時(shí)，請(qǐng)事先打開夾緊機(jī)構(gòu)。3.7.5智能機(jī)器人電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軟件多年來(lái)，為智能機(jī)器人，CNC車床和其他自動(dòng)機(jī)械開發(fā)和設(shè)計(jì)的多種類型的伺服電機(jī)和伺服控制器為智能機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)軟件的升級(jí)創(chuàng)造了標(biāo)準(zhǔn)。驅(qū)動(dòng)器的基本原理框圖如下所示：近年來(lái)，國(guó)外已經(jīng)開發(fā)并設(shè)計(jì)了立即驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并將多級(jí)旋轉(zhuǎn)變壓器組合在一起。這種類型的旋轉(zhuǎn)變壓器每轉(zhuǎn)可達(dá)到400,000-600,000個(gè)單脈沖。1.智能機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的軟件電機(jī)的選擇根據(jù)電機(jī)速度比，負(fù)載額定轉(zhuǎn)矩，加速和減速特性，最大功率和加速輸出功率（由智能機(jī)器人的每個(gè)適應(yīng)運(yùn)動(dòng)軸測(cè)量）的主要參數(shù)選擇電動(dòng)機(jī)模型。表2-1列出了各種驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主要特性和特征，結(jié)構(gòu)特性，主要用途和應(yīng)用類別以及可用的控制器：表2.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)特性名稱主要特點(diǎn)及性能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)用途及使用范圍驅(qū)動(dòng)器小慣量直流永磁伺服電動(dòng)機(jī)電機(jī)的慣量小，理論加速度大，快速反應(yīng)性好，低速性好，調(diào)速比可達(dá)1：10e4范圍，但低速輸出力矩不大，轉(zhuǎn)子直徑小，慣量小適用于對(duì)快速性要求嚴(yán)格而負(fù)載力矩不大的場(chǎng)合直流PWM伺服驅(qū)動(dòng)器SCR變壓驅(qū)動(dòng)器有刷繞組永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，快速響應(yīng)性能好；轉(zhuǎn)子無(wú)鐵損，效率高；換向性能好，壽命長(zhǎng)；負(fù)載波動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)速影響小，輸出力矩平穩(wěn)。無(wú)鐵心，具有軸向平面間隙可頻繁起制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)工作，響應(yīng)迅速，適用于機(jī)器人，數(shù)控等直流PWM伺服驅(qū)動(dòng)器，SCR變壓驅(qū)動(dòng)器大慣量永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)輸出力矩大，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小，機(jī)械特性硬度大，可以長(zhǎng)時(shí)間工作在堵轉(zhuǎn)條件下又稱力矩電機(jī)，其轉(zhuǎn)子較粗適用于驅(qū)動(dòng)力矩較大的場(chǎng)合，因可不用齒輪傳動(dòng)，消除了齒輪間隙直流PWM伺服驅(qū)動(dòng)器，SCR變壓驅(qū)動(dòng)器表2.1續(xù)表反應(yīng)步進(jìn)電機(jī)將電脈沖信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角與脈沖數(shù)成正比，輸出力矩也較大電機(jī)轉(zhuǎn)子無(wú)轉(zhuǎn)租，由永磁體構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁極用于數(shù)字系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件，如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人；開環(huán)控制直流PWM伺服驅(qū)動(dòng)器SCR變壓驅(qū)動(dòng)器同步交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與定子繞組所建立的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)嚴(yán)格同步；從低度到高速，定子繞組可通過(guò)大電流，故起、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不降低，可頻繁起、制動(dòng)轉(zhuǎn)子由永久磁鐵做成，定子有三相，轉(zhuǎn)子比較細(xì)主要用于中小容量的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，如數(shù)控、機(jī)器人等系統(tǒng)中交流PWM變頻調(diào)速器異步交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速永遠(yuǎn)低于定子繞組所建立的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，容量大，價(jià)格低定子由對(duì)稱三相繞組組成，用于數(shù)控機(jī)床主軸等容量大的場(chǎng)合交流PWM變頻調(diào)速器2.智能機(jī)器人電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)器（1）直流電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器交流電動(dòng)機(jī)速度控制電動(dòng)機(jī)控制器主要使用脈沖寬度調(diào)制（PWM）伺服驅(qū)動(dòng)器。其脈沖寬度可以隨著功率電路的操作而改變。PWM伺服驅(qū)動(dòng)器具有速度范圍寬，低速檔，響應(yīng)速度快，效率高。（2）步進(jìn)電機(jī)控制器步進(jìn)電機(jī)操作設(shè)備的關(guān)鍵由幾個(gè)部分組成，例如脈沖發(fā)生器，環(huán)形調(diào)節(jié)器和功率放大器電路。脈沖發(fā)生器可以根據(jù)啟動(dòng)，制動(dòng)系統(tǒng)和速度調(diào)節(jié)來(lái)改變頻率，以控制步進(jìn)電機(jī)。環(huán)形調(diào)節(jié)器是其中步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的繞組以特定順序被操縱的階段。功率放大器電路的功能是將環(huán)形調(diào)節(jié)器輸出的mAh級(jí)電流增加到安培級(jí)電流，以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。3.7.6設(shè)計(jì)方案實(shí)際上采用了計(jì)劃方案對(duì)本設(shè)計(jì)方案的實(shí)際，在分析了實(shí)際的工作標(biāo)準(zhǔn)后，綜合考慮每個(gè)要素。機(jī)械臂的腰部旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)必須具有一定程度的精確定位線性度，因此要使用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器來(lái)完成它。由于將液壓缸用作調(diào)平臂和垂直臂，因此定徑臂由液壓機(jī)驅(qū)動(dòng)。另外，伴隨的是根據(jù)機(jī)床所加工的產(chǎn)品和工件，水平臂的伸長(zhǎng)率也不同。因此，規(guī)定調(diào)平臂具有準(zhǔn)確定位伺服電動(dòng)機(jī)的能力，因此使用液壓伺服液壓缸來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。根據(jù)液壓機(jī)柱塞泵缸的活塞桿，中間齒輪和扇形齒輪之間的配合完成爪的伸出和夾緊，即，爪基于齒條，小齒輪和中間齒輪。在柱塞泵缸的扭力作用下，液壓缸頂部的齒輪。扇形齒輪使手指張開和閉合。3.8機(jī)器人手臂的平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)可以根據(jù)布局調(diào)整直角坐標(biāo)系，直角坐標(biāo)和球形坐標(biāo)智能機(jī)器人，可靠的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)可以促進(jìn)手臂本身的平衡。骨骼關(guān)節(jié)機(jī)器人手臂通常必須平衡設(shè)備以減輕控制器的負(fù)擔(dān)并減少啟動(dòng)時(shí)間。3.8.1智能機(jī)器人平衡機(jī)制的方式通常，智能機(jī)器人使用的關(guān)鍵平衡機(jī)制如下：1.平衡塊平衡機(jī)制通常，當(dāng)機(jī)械臂的不平衡扭矩相對(duì)較小時(shí)，選擇這種類型的平衡機(jī)構(gòu)。2.彈性平衡機(jī)制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，工程造價(jià)低，平衡效果好，因此被廣泛使用。3.活塞桿擺桿平衡機(jī)構(gòu)液壓平衡系統(tǒng)軟件平衡感大，體積小，具有一定的阻尼作用。它用于平衡重和彈性平衡不能達(dá)到工作標(biāo)準(zhǔn)的地方。3.8.2設(shè)計(jì)具體采用的方案由于本設(shè)計(jì)方案的機(jī)械手采用圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，機(jī)械臂的總體設(shè)計(jì)以及所有機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案和合理布局被嚴(yán)格考慮為機(jī)械臂的平衡問(wèn)題，。如果特定工作中的平衡結(jié)果不符合要求，則需要建立一個(gè)彈性的平衡組織來(lái)進(jìn)行平衡。第4章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.1確定液壓系統(tǒng)基本方案液壓執(zhí)行元件分為液壓缸（它主要是直線運(yùn)動(dòng)）和液壓馬達(dá)（它主要是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)），二者的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合見表3-1：表3.1液壓缸和馬達(dá)特點(diǎn)名稱特點(diǎn)適用場(chǎng)合雙活塞桿液壓缸雙向?qū)ΨQ雙向工作的往復(fù)場(chǎng)合單活塞桿液壓缸有效工作面積大、雙向不對(duì)稱往返不對(duì)稱的直線運(yùn)動(dòng)，差動(dòng)連接可實(shí)現(xiàn)快進(jìn)柱塞缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單向工作，靠重力或其它外力返回?cái)[動(dòng)缸單葉片式小于360雙葉片式小于180小于360的擺動(dòng)；小于180的擺動(dòng)齒輪馬達(dá)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)葉片馬達(dá)體積小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小高速低轉(zhuǎn)矩、動(dòng)作靈敏的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)擺線齒輪馬達(dá)體積小、輸出轉(zhuǎn)局大低速、小功率大轉(zhuǎn)矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸向柱塞馬達(dá)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速范圍寬大轉(zhuǎn)矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)徑向柱塞馬達(dá)轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出轉(zhuǎn)矩大低速大轉(zhuǎn)矩回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由于用圓柱坐標(biāo)法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，1個(gè)旋轉(zhuǎn)和2個(gè)直線運(yùn)動(dòng)共三個(gè)自由度。因此，機(jī)械手的水平臂和垂直臂都使用單活塞桿液壓缸液壓系統(tǒng)來(lái)完成平行線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。4.1.2擬定液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路中型液壓傳動(dòng)系統(tǒng)它的流量很小，所需的姿勢(shì)是根據(jù)換向閥的有機(jī)化學(xué)成分完成的。對(duì)于高壓和大流量系統(tǒng)軟件，通常使用液壓閥和主導(dǎo)控制閥的邏輯組成來(lái)完成。該設(shè)計(jì)方案的方位角控制是通過(guò)使用電動(dòng)液壓換向閥完成的，而速度控制的關(guān)鍵是節(jié)流和速度調(diào)節(jié)。4.1.3液壓源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案該設(shè)計(jì)方案的液壓系統(tǒng)選擇可變泵提供的油，速度控制閥V1調(diào)節(jié)系統(tǒng)軟件的工作壓力。為了更好地確保液壓油的清潔度并防止液壓油攜帶空氣污染物，在油泵的通道中安裝了一個(gè)粗濾器，在油的入口和出口安裝了一個(gè)細(xì)濾器。4.1.4制作液壓系統(tǒng)圖它具有三個(gè)執(zhí)行器，用于升高和降低垂直臂，水平伸縮筒的水平延伸和收縮以及夾緊和延伸的爪子。泵由三相交流交流異步電動(dòng)機(jī)M拖曳；通過(guò)調(diào)速閥V1調(diào)節(jié)系統(tǒng)軟件的工作壓力。在充分考慮到手的工作標(biāo)準(zhǔn)的情況下，用兩個(gè)單向節(jié)流閥，它們對(duì)節(jié)流閥的實(shí)際作用各不相同。當(dāng)5DT通電時(shí)，工作液通過(guò)單向節(jié)流閥V5進(jìn)入柱塞泵缸，爪迅速夾緊。當(dāng)6DT停止時(shí)，工作液進(jìn)入柱塞泵缸以完成指針的作用。爪迅速松開。另外，由于機(jī)械臂的垂直升降缸在工作時(shí)與負(fù)載重力功能的方向相同，因此減小趨向于加快自身運(yùn)動(dòng)的速度。為了穩(wěn)定自身運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程，它還盡可能減少了沖擊。為了確保安全性，應(yīng)選擇由V2組成的平衡控制回路進(jìn)行振動(dòng)，以向電梯液壓缸的下腔提供一定的排水反壓，以平衡重力載荷。液壓系統(tǒng)圖如圖3.1所示。圖3.1機(jī)械手的液壓系統(tǒng)原理圖4.1.5確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量。壓力在系統(tǒng)中的表現(xiàn)方式就是施加給它的外載荷，液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度還有結(jié)構(gòu)尺寸都決定了流量。1.計(jì)算液壓缸的總機(jī)械載荷總機(jī)械載荷力為（3-1）式中，為外加載荷，水平方無(wú)外載荷，故為0；為活塞上所受的慣性力；為密封阻力；為導(dǎo)向裝置的摩擦阻力；為回油被壓形成的阻力；（1）的計(jì)算（3-2）式中，為液壓缸所要移動(dòng)的總重量，取為10KG；為重力加速度，；為速度變化量；啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，一般為0.01~0.5，取0.2s將各值帶入上式，得：=0.102（2）的計(jì)算（3-3）式中，克服液壓缸密封件摩擦阻力所需空載壓力，如該液壓缸工作壓力<16，查相關(guān)手冊(cè)取=0.2；為進(jìn)油工作腔有效面積；啟動(dòng)時(shí)：56.5N運(yùn)動(dòng)時(shí)：=28.3N（3）的計(jì)算內(nèi)導(dǎo)桿和外導(dǎo)套之間的摩擦力為（3-4）式中，為機(jī)械手和所操作工件的總重量，取為10KG；為摩擦系數(shù)，取f=0.1；帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得：=9.8（4）的計(jì)算回油背壓形成的阻力按下式計(jì)算（3-5）式中，為回油背壓，一般為0.3~0.5，取=0.3為有桿腔活塞面積，考慮兩邊差動(dòng)比為2；將各值帶入上式有，分析液壓缸各工作階段受力情況，作用在活塞上的總機(jī)械載荷為。2.手爪執(zhí)行液壓缸工作壓力計(jì)算手爪要能抓起工件必須滿足：（3-6）式中，為所需夾持力；安全系數(shù)，通常取1.2~2；為動(dòng)載系數(shù)，主要考慮慣性力的影響可按估算，為機(jī)械手在搬運(yùn)工件過(guò)程的加速度，，為重力加速度；方位系數(shù)，查表選?。槐蛔コ止ぜ闹亓?0；帶入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：；理論驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算：（3-7）式中，為柱塞缸所需理論驅(qū)動(dòng)力；為夾緊力至回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的垂直距離；為扇形齒輪分度圓半徑；為手指夾緊力；齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率，選為0.92；其他同上。帶入數(shù)據(jù)，得計(jì)算驅(qū)動(dòng)力為：（3-8）式中，為計(jì)算驅(qū)動(dòng)力；安全系數(shù)，此處選1.2；工作條件系數(shù)，此處選1.1；其他同上。帶入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：工作驅(qū)動(dòng)力由缸內(nèi)油壓提供，故（3-9）式中，為柱塞缸工作油壓；為柱塞截面積；經(jīng)計(jì)算，所需的油壓約為：3.液壓缸主要參數(shù)的確定機(jī)械手系統(tǒng)軟件的彎曲剛度也必須穩(wěn)定。因此，首先要從彎曲剛度的角度來(lái)選擇液壓缸的缸徑，并且首先要確保機(jī)械手的結(jié)構(gòu)也具有健身運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和安全性。液壓缸的壓力和缸的工作速度通過(guò)根據(jù)外部液壓回路選擇合適的傳動(dòng)回路和組件來(lái)完成。綜合考慮各個(gè)方面的要素后，液壓缸主要參數(shù)如下：表3.2手爪執(zhí)行柱塞缸參數(shù)缸內(nèi)徑壁厚直徑行程工作壓力20520803~6注：手爪柱塞缸工作壓力由系統(tǒng)壓力閥調(diào)定。表3-3水平伸縮液壓缸參數(shù)缸內(nèi)徑壁厚桿直徑行程工作壓力6010254001因此，在水平伸縮筒的設(shè)計(jì)方案中，一方面是擴(kuò)大其抗彎強(qiáng)度的工作能力，另一方面是根據(jù)有效的結(jié)構(gòu)合理地布置設(shè)計(jì)方案，以使其具有最大的抗彎剛度。表3.4垂直液壓缸參數(shù)缸內(nèi)徑壁厚桿直徑行程工作壓力6010251001由于垂直液壓系統(tǒng)采用的載荷方法，不僅存在一定的徑向載荷，而且還存在較大的傾覆力矩。要處理的最重要問(wèn)題是其總體設(shè)計(jì)是否可以具有足夠的抗彎剛度以抵抗塌陷。在這里，也選擇了導(dǎo)向桿組織，并在垂直升降機(jī)油缸周圍緊緊地設(shè)置了四個(gè)擺桿，很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。4.液壓缸強(qiáng)度的較核（1）缸筒壁厚的較核當(dāng)D/時(shí)，液壓缸壁厚的校核公式為：（3-10）式中，為缸筒內(nèi)徑；為缸筒試驗(yàn)壓力，當(dāng)缸的額定壓力時(shí)，取為；為缸筒材料的許用應(yīng)力，，為材料抗拉強(qiáng)度，經(jīng)查相關(guān)資料取為650，為安全系數(shù)，此處取；帶入數(shù)據(jù)計(jì)算，上式成立，滿足要求。（2）活塞桿直徑的較核活塞桿直徑的較核公式為（3-11）式中，為活塞桿上作用力；為活塞桿材料的許用應(yīng)力，此處；校核成立，強(qiáng)度能滿足工作要求。4.1.6計(jì)算和選擇液壓元件1.液壓泵的計(jì)算（1）確定液壓泵的實(shí)際工作壓力（3-12）式中，計(jì)算工作壓力，前以定為；對(duì)于進(jìn)油路采用調(diào)速閥的系統(tǒng)，可估為（0.5~1.5），這里取為1。因此，可以確定液壓泵的實(shí)際工作壓力為（3-13）（2）確定液壓泵的流量（3-14）式中，為泄露因數(shù)，取1.1；為機(jī)械手工作時(shí)最大流量。（3-15）經(jīng)計(jì)算得=3.140帶入上式得（3）確定液壓泵電機(jī)的功率（3-16）式中，為最大運(yùn)動(dòng)速度下所需的流量，取為3.140；液壓泵實(shí)際工作壓力，5；為液壓泵總效率，取為0.8；帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得：=。2.控制元件的選擇在考慮實(shí)際工作時(shí)，會(huì)根據(jù)詳細(xì)的法規(guī)和詳細(xì)的條件對(duì)本部分進(jìn)行詳細(xì)介紹，在此不再贅述。3.油管及其他輔助裝置的選擇（1）查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇油管公稱通徑、外徑、壁厚參數(shù)液壓泵出口選??；液壓泵吸油管選擇；其余都選為；（2）確定油箱的容量一般取泵流量的3~5倍，這里取為5倍，有效容積為（3-17）4.1.7液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算制作完液壓系統(tǒng)圖后，進(jìn)行工作壓力損傷檢查計(jì)算。因?yàn)橐簤合到y(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，所以省略了該檢查計(jì)算。該系統(tǒng)軟件選擇液壓機(jī)回路簡(jiǎn)單，效率高，輸出功率低，發(fā)熱量少，并且汽車油箱容積大。因此，將不會(huì)執(zhí)行溫度上升檢查計(jì)算。繪制完液壓系統(tǒng)圖后，進(jìn)行工作壓力損傷的檢查和計(jì)算。由于液壓系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單，因此省略了此檢查計(jì)算。該系統(tǒng)軟件選擇液壓機(jī)控制電路簡(jiǎn)單，效率高，輸出功率低，發(fā)熱量少，并且汽車油箱容積大。因此，將不進(jìn)行加熱檢查計(jì)算。4.2電機(jī)選型有關(guān)參數(shù)計(jì)算4.2.1有關(guān)參數(shù)的計(jì)算1.若傳動(dòng)負(fù)載作直線運(yùn)動(dòng)（通過(guò)滾珠絲杠）則有負(fù)載額定功率：（3-18）負(fù)載加速功率：（3-19）負(fù)載力矩（折算到電機(jī)軸）：（3-20）負(fù)載（折算到電機(jī)軸）：（3-21）起動(dòng)時(shí)間：（3-22）制動(dòng)時(shí)間：（3-23）2.若傳動(dòng)負(fù)載作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)負(fù)載額定功率：（3-24）負(fù)載加速功率：（3-25）負(fù)載力矩（折算到電機(jī)軸）：（3-26）負(fù)載GD（折算到電機(jī)軸）：（3-27）起動(dòng)時(shí)間：（3-28）制動(dòng)時(shí)間：（3-29）式中，為額定功率，KW；為加速功率，KW；為負(fù)載軸回轉(zhuǎn)速度，r/min；為電機(jī)軸回轉(zhuǎn)速度，r/min；為負(fù)載的速度，m/min；為減速機(jī)效率；為摩擦系數(shù)；為負(fù)載轉(zhuǎn)矩（負(fù)載軸），；為電機(jī)啟動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩，；為負(fù)載轉(zhuǎn)矩（折算到電機(jī)軸上），；為負(fù)載的，；為負(fù)載（折算到電機(jī)軸上），；為電機(jī)的，；實(shí)際上，在該設(shè)計(jì)方案中，由于伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)腰部的旋轉(zhuǎn)，因此自身運(yùn)動(dòng)的傳遞屬于第二種類型。實(shí)際計(jì)算如下。由于腰部旋轉(zhuǎn)健身運(yùn)動(dòng)僅具有摩擦扭矩，因此在旋轉(zhuǎn)圓的上方?jīng)]有其他扭矩，因此在旋轉(zhuǎn)軸上沒(méi)有。；（3-30）式中，為滾動(dòng)軸承摩擦系數(shù)，取0.005；為機(jī)械手與負(fù)載重量之和，取10；為回轉(zhuǎn)軸上傳動(dòng)大齒輪分度圓半徑，R=240；帶入數(shù)據(jù)，計(jì)算得=0.12；同時(shí)，腰部回轉(zhuǎn)速度定為=5r/min；傳動(dòng)比定為1/120；且，帶入數(shù)據(jù)得：=10.45667。將其帶入上（3-24）~（3-30）式，得：?jiǎn)?dòng)時(shí)間；制動(dòng)時(shí)間；折算到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：。4.2.2電機(jī)型號(hào)的選擇基于以上結(jié)果并綜合考慮多種因素如圖3.2，我們選擇了國(guó)內(nèi)北京和利時(shí)汽車技術(shù)有限公司的步進(jìn)電機(jī)，型號(hào)規(guī)格為：110BYG550B-SAKRMA-0301或110BYG550B-SAKRMT-0301或110BYG550B-BAKRMT-0301，圖3.3顯示了110BYG550B-SAKRMA-0301步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩-頻率特性曲線及相關(guān)性能參數(shù)。驅(qū)動(dòng)方式：高頻變換；步距角：0.36°;其中，步距角為0.36。另外，由于腹部傳動(dòng)比為1：120，因此，減速后步進(jìn)電機(jī)被傳遞至旋轉(zhuǎn)軸。盡管傳動(dòng)齒輪存在間隙和離散的系統(tǒng)誤差，但旋轉(zhuǎn)軸的特定步距角將是電動(dòng)機(jī)特定步距角的1/120，因此，特定旋轉(zhuǎn)軸的最小步距角為軸仍然不大，因此精度非常高，完全可以滿足機(jī)械臂左右物料的精度水平。圖3.2電機(jī)相關(guān)參數(shù)圖3.3110BYG550B-SAKRMA-0301步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性曲線第5章控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1機(jī)械手控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5.1.1機(jī)械手工藝過(guò)程與控制要求機(jī)械手的姿勢(shì)包括水平臂的伸縮型和垂直臂的提升與下降，這實(shí)現(xiàn)了抓握和松開爪以及腰部的旋轉(zhuǎn)。液壓系統(tǒng)由相應(yīng)的電磁閥控制。其中，電梯分別由帶有雙線圈的二位電磁閥操作。提升電磁閥關(guān)閉電源后，機(jī)械臂上升結(jié)束。水平伸縮式的關(guān)鍵是控制回路，該回路由電動(dòng)液壓伺服閥，伺服控制器和用于調(diào)節(jié)和操縱的感應(yīng)角位移傳感器組成。抓取器的抓取和釋放壓力是根據(jù)柱塞缸和傳動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)機(jī)械手轉(zhuǎn)向CNC車床的邊緣并準(zhǔn)備預(yù)先下降以進(jìn)行左右物料工作時(shí)，為了更好地確保安全，必須允許它下降，以便在CNC車床停止時(shí)開始工作。工作并發(fā)送上下物料說(shuō)明。另外，當(dāng)從產(chǎn)品工件架上上下料產(chǎn)品工件時(shí)，必須首先區(qū)分在產(chǎn)品架上是否有任何產(chǎn)品工件。5.1.2機(jī)械手的作業(yè)流程機(jī)械手的作業(yè)動(dòng)作流程如圖4.1所示：圖4.1上下料機(jī)械手工作流程圖從起點(diǎn)逐漸按住運(yùn)行按鈕，并出現(xiàn)上下物料指令，校核完畢后的液壓系統(tǒng)將逐漸向前延伸并精確定位伺服電機(jī)。到達(dá)前移位置后，停止向前；-→放下電磁閥并插入電源，然后將爪插入柱塞泵缸的電磁閥中，將機(jī)械手放下，然后將爪伸出。遇到下限開關(guān)時(shí)，將電磁閥放下以關(guān)閉電源，并停止下降，并用爪夾住產(chǎn)品工件。-→增加電磁閥插件，機(jī)械手逐漸上升。到達(dá)位置后，遇到上限開關(guān)時(shí)，抬起電磁閥關(guān)閉電源，停止向上的趨勢(shì)；—→PLC逐漸輸出一個(gè)快速的單脈沖，并且驅(qū)動(dòng)器機(jī)械手以相同方向反向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)位置旋轉(zhuǎn)90度時(shí)，PLC停止輸出單個(gè)脈沖，并且機(jī)械手停止旋轉(zhuǎn)。-→然后，將下電磁閥插入電源，然后機(jī)械手下降。下降到該位置后，遇到下限開關(guān)，并且下電磁閥關(guān)閉。通電，下降，停止，機(jī)械手達(dá)到液壓卡盤管理中心的長(zhǎng)寬比；—→機(jī)械手逐漸向水平方向移動(dòng)，準(zhǔn)確地定位和縮回，并將產(chǎn)品裝載到CNC車床的液壓卡盤中；—→將產(chǎn)品放置到位后，用液壓將其擰緊；—→機(jī)械手釋放其抓具并準(zhǔn)備提前離開；—→然后抬起電磁閥并插上電源，操縱器逐漸上升。當(dāng)?shù)竭_(dá)該位置時(shí)，它會(huì)遇到上限開關(guān)并升高電磁閥。關(guān)閉電源，增加并停止；——→PLC運(yùn)行快速脈沖驅(qū)動(dòng)機(jī)械手以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)90度時(shí)，PLC停止輸出脈沖，機(jī)械手停止旋轉(zhuǎn)，并且機(jī)械手隨時(shí)返回到起始點(diǎn)以待命；-→CNC車床進(jìn)行生產(chǎn)和加工。CNC車床完成產(chǎn)品工件的加工后，它將把打開指令推到機(jī)械手。機(jī)械手收到指令后，PLC將立即輸出脈沖以驅(qū)動(dòng)機(jī)械手向相反方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)到位90度時(shí)，PLC將停止輸出脈沖，并且機(jī)械手將停止旋轉(zhuǎn)。；-→→插入下降電磁閥，并插入爪形柱塞泵缸的電磁閥。機(jī)械手下降并伸出爪子。下降到該位置后，遇到下限開關(guān)，下降的電磁閥關(guān)閉電源，下降停止，并用爪鉗夾緊并夾緊成品工件；—→松開了數(shù)控車床的液壓卡盤；—→機(jī)械手逐漸向前伸展，以將產(chǎn)品工件從CNC車床上取下并準(zhǔn)備好進(jìn)行裝運(yùn)；—→插入電磁閥后，機(jī)械手會(huì)逐漸上升。當(dāng)?shù)竭_(dá)該位置時(shí)，遇到上行程開關(guān)時(shí)，電磁閥上升以關(guān)閉電源，上升停止。-→PLC輸出快速脈沖，驅(qū)動(dòng)器機(jī)械手順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)90度后，PLC停止輸出脈沖，機(jī)械手停止旋轉(zhuǎn)。——→插入下降電磁閥后，機(jī)械手下降。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的下降后，遇到下限開關(guān)，下降的電磁閥關(guān)閉電源，下降結(jié)束。-→然后插入爪式柱塞泵缸的電磁閥，爪伸出，學(xué)習(xí)放下產(chǎn)品并準(zhǔn)備提前離開；-→然后抬起電磁閥并插上電源，操縱器逐漸上升。在及時(shí)升高后，它會(huì)遇到上限開關(guān)，升高電磁閥以關(guān)閉電源，并且終止升高并且爪也關(guān)閉。關(guān)閉并還原；-→然后，機(jī)械臂的調(diào)平臂逐漸縮回，并準(zhǔn)備提前返回原點(diǎn)。適時(shí)撤回時(shí)，撤回，機(jī)械手返回原點(diǎn)，完成左右一件物料的全過(guò)程。-→機(jī)械手提前在原點(diǎn)等待指令。為下一項(xiàng)工作準(zhǔn)備循環(huán)系統(tǒng)。5.1.3機(jī)械手操作控制面板布局操作控制面板的布局如圖4.2所示。機(jī)械手的操作方法可以選擇兩種工作方法，一種是手動(dòng)操作另一種是全自動(dòng)操作。1.手動(dòng)實(shí)際操作：使用按鈕作為操縱器對(duì)運(yùn)動(dòng)的每個(gè)步驟進(jìn)行獨(dú)立操作。例如，選擇上/下按鈕時(shí)，按下漸變按鈕，機(jī)械手升高;當(dāng)按下結(jié)束按鈕時(shí)，操縱器上升。選擇反向/順時(shí)針按鈕時(shí)，按下運(yùn)行按鈕，操縱器將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)按下結(jié)束按鈕時(shí)，機(jī)械手將反向旋轉(zhuǎn)。圖4.2機(jī)械手操作面板示意圖2.全自動(dòng)實(shí)際操作：機(jī)械手從起點(diǎn)開始緩慢運(yùn)行，按下運(yùn)行按鈕，機(jī)械手的姿勢(shì)將是自動(dòng)連續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)。如果在作業(yè)中途按下停止按鈕，則機(jī)械手將再次執(zhí)行循環(huán)系統(tǒng)的時(shí)間姿勢(shì)，然后返回到起點(diǎn)。5.1.4控制器的選型機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件開發(fā)充分考慮了機(jī)械手的可靠性和穩(wěn)定性以及各種液壓控制系統(tǒng)連接的協(xié)調(diào)性和便利性?？刂破饕詷O高的可靠性和極高的專業(yè)水平選擇行業(yè)。在自然環(huán)境中開發(fā)和設(shè)計(jì)的工業(yè)生產(chǎn)控制器-PLC，選擇西門子PLCS7-200PLC，該控制器在中國(guó)使用較多。型號(hào)規(guī)格為SIMATICS7-200CPU224。該設(shè)備集成了14個(gè)輸入/10個(gè)輸出以及總共24個(gè)數(shù)據(jù)I/O點(diǎn)。這是一款具有很強(qiáng)的可操縱性的控制器如圖4.3.圖4.3SIEMENSSIMATICS-700PLC5.1.5控制系統(tǒng)原理分析當(dāng)機(jī)械臂工作時(shí)，有用于拾取，放置，安裝和卸下工件的精密等級(jí)。因此，在機(jī)械臂的操縱中，除垂直臂外，還實(shí)施了爪液壓系統(tǒng)和腹部步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。除了開環(huán)控制外，還必須將調(diào)平臂用于閉環(huán)伺服控制。為了更好地降低PLC的I/O電平，伺服放大器被用作閉環(huán)的比較點(diǎn)。以形成仿真模擬自動(dòng)控制系統(tǒng)，如圖4.4所示。這種規(guī)劃方案減少了PLC控制（尤其是模擬輸入）的使用，節(jié)省了服務(wù)器資源，并且程序易于編寫，無(wú)需過(guò)多考慮控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，并且可以完全滿足工作標(biāo)準(zhǔn)。`圖4.4水平手臂伺服定位控制原理圖5.1.6PLC外部接線設(shè)計(jì)讓液壓系統(tǒng)伺服電機(jī)的定位操作更加精確，使用西門子PLCSIMATICS7-200（CPU224）PLC，充分考慮到位移傳感器和伺服放大器都是模擬的，因此模擬PLCEM232模塊已升級(jí)，由于伺服放大器和位移傳感器的輸入規(guī)定，PLC的模擬量采用-10V?10V輸入和輸出。輸入和輸出點(diǎn)以及接線如圖4.5所示。下圖顯示了PLC的實(shí)際硬件配置和接線方法（有關(guān)詳細(xì)的硬件開發(fā)，請(qǐng)參見工程圖）。圖4.5PLC硬件接線圖5.1.7I/O地址分配表4.1PLC輸入元件地址分配明細(xì)表控制元件符號(hào)編程地址備注總停開關(guān)SB0I0.0按下停止工作啟動(dòng)開關(guān)SB1I0.1按下開始工作垂直缸上限行程開關(guān)SM1I0.2垂直缸下限行程開關(guān)SM2I0.3機(jī)床上下料命令開關(guān)SB2I0.4檢測(cè)料架有無(wú)工件光電開關(guān)SP0I0.5常閉開關(guān)，閉合表示有工件控制面板上/下選擇開關(guān)SQ1I0.6用于手動(dòng)調(diào)整時(shí)控制面板夾緊/松開選擇開關(guān)SQ2I0.7用于手動(dòng)調(diào)整時(shí)控制面板順/逆選擇開關(guān)SQ3I1.0用于手動(dòng)調(diào)整時(shí)控制面板手動(dòng)工作選擇開關(guān)SQ4I1.1用于手動(dòng)調(diào)整時(shí)控制面板自動(dòng)工作選擇開關(guān)SQ5I1.2表4.2PLC輸出元件地址分配明細(xì)表控制元件符號(hào)編程地址備注步進(jìn)電機(jī)高速驅(qū)動(dòng)脈沖輸出/Q0.0步進(jìn)電機(jī)方向控制/Q0.2Q0.2為1順時(shí)針，反之為逆時(shí)針；垂直缸上升動(dòng)作電磁閥2DTQ0.1垂直缸下降動(dòng)作電磁閥3DTQ0.3手爪張開動(dòng)作電磁閥5DTQ0.4機(jī)械手原點(diǎn)狀態(tài)指示燈L1Q0.5顯示原點(diǎn)位置中斷強(qiáng)制關(guān)機(jī)開關(guān)KMQ0.6用于中斷控制5.2機(jī)械手控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.2.1機(jī)械手控制主程序流程圖機(jī)械手控制主程序流程圖如圖4.6所示：圖4.6機(jī)械手控制主程序流程圖5.2.2機(jī)械手控制程序設(shè)計(jì)機(jī)械手臂自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)是使用CNC編程軟件STEP7-Micro/WIN32進(jìn)行的。西門子PLCS7-200PLC，并根據(jù)程序繪制。實(shí)際管理程序梯形圖并進(jìn)行編譯和調(diào)整。獲得了實(shí)際的程序流程圖梯形圖，如圖4.7所示，詳細(xì)的梯形圖（LAD）程序流程如附錄3所示。圖4.7STEP7-MICRO/WIN32編程窗口技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析1.引入左右物料操縱器的一般方法是立即購(gòu)買通用操縱器（骨關(guān)節(jié)型）。由于通用機(jī)械手可以廣泛使用，因此它們具有很大的靈活性和協(xié)調(diào)能力，并且功能強(qiáng)大，因此成本很高。對(duì)于左，右物料操縱器，在許多地方，通用操縱器“尺寸過(guò)大且使用量較小”，消耗了許多功能和高精度，從而導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失。這種現(xiàn)狀迫切需要改變。2.除了復(fù)制國(guó)外設(shè)計(jì)外，該設(shè)計(jì)計(jì)劃還沒(méi)有對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行深入分析。無(wú)論實(shí)際工作標(biāo)準(zhǔn)如何，盲目模仿國(guó)外原型，盲目跟風(fēng)，選擇高精度，高性能，高價(jià)位的優(yōu)秀零部件和機(jī)械設(shè)備，產(chǎn)生了許多影響。完全沒(méi)有必要。舊的設(shè)計(jì)方案和舊的方法“加大材料用量并使用較小的材料”會(huì)不必要地增加成本并造成資源消耗。在系統(tǒng)軟件處理技術(shù)法規(guī)的前提下，機(jī)械手系統(tǒng)軟件相對(duì)分離的階段采用具有成本效益，該設(shè)計(jì)方案符合中國(guó)通用加工廠生產(chǎn)加工車間的機(jī)械設(shè)備和制造標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際情況，符合我國(guó)當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)的特定基本國(guó)情，并且可持續(xù)使用。3.該設(shè)計(jì)方案的機(jī)械手可以與CNC車床配合使用，在生產(chǎn)過(guò)程中完成自動(dòng)化技術(shù)和左右物料的智能化。而且，僅需稍微修改門把手爪的結(jié)構(gòu)就可以完成各種產(chǎn)品的自動(dòng)送入。具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。4.PLC具有很高的協(xié)調(diào)能力。機(jī)械手的速度和伺服電機(jī)運(yùn)行所需的脈沖數(shù)可以根據(jù)實(shí)際工況設(shè)置，可以在一定范圍內(nèi)滿足數(shù)控機(jī)床的各種工作要求，符合公司一般生產(chǎn)規(guī)定。結(jié)論除了復(fù)制海外設(shè)計(jì)外，這場(chǎng)設(shè)計(jì)革命還沒(méi)有對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行深入的分析。無(wú)論實(shí)際工作標(biāo)準(zhǔn)如何，盲目模仿國(guó)外原型，盲目跟風(fēng)，選擇高精度，高性能，高價(jià)位的優(yōu)秀零部件和機(jī)械設(shè)備，產(chǎn)生了許多影響。不需要，“成功”，不必要的成本增加，舊的設(shè)計(jì)“技巧”和導(dǎo)致資源消耗的舊方法。從而大大降低了成本，并具有明顯的技術(shù)合理性。該機(jī)械手可與CNC機(jī)床配合使用，以在生產(chǎn)過(guò)程中完成自動(dòng)化技術(shù)和左右物料的智能化。而且，僅需稍微修改門把手爪的結(jié)構(gòu)就可以完成各種產(chǎn)品的自動(dòng)送入。具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)械手由可編程控制面板操作，該面板可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)，手動(dòng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。PLC具有很高的協(xié)調(diào)能力。當(dāng)更改機(jī)械手的生產(chǎn)過(guò)程時(shí)，只需對(duì)I/O點(diǎn)的布線或I/O分配進(jìn)行少量修改，即可在控制程序中進(jìn)行簡(jiǎn)單的更改，然后進(jìn)行填充和擴(kuò)展。重新定義相應(yīng)的控制程序后，可以輕松地將其提升到其他類似的生產(chǎn)和加工條件。參考文獻(xiàn)[1]蘇曉丹.基于PLC控制的智能機(jī)械手的設(shè)計(jì)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2020(19):221-222.[2] 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