机械手动作的模拟
机械手模拟仿真实验文档
机械手模拟仿真实验文档实验简介问题描述：应用仿真技术，建立一个具有四自由度的（虚拟）机械手，可完成在任意给定的两个三维空间点之间画一条直线的任务解决方案：首先使用VRML语言建模机械手模型，再使用Matlab中的Simulink仿真环境模拟机械手四个关节的运动状态，然后在此基础之上编写Matlab程序完成所需功能。
重点难点：如何建立世界坐标系，并得到每个坐标点与四个关节旋转角度的对应关系？如何计算机械手臂沿两点直线移动过程中四个关节的运动姿态(即旋转角度)？一、机械手建模为了实现对机械手的仿真实现，我们首先建立一个模拟四个关节（四个自由度）可运动的机械手，效果如下图1.1所示。
图 1.1 四个自由度的机械手模型该机械手的模型分为底座，四个关节以及顶端的画笔，我们重点来弄清楚四个关节的运动情况，地下的红色小立方体可以在水平面的方向左右(即顺时针或逆时针)旋转正负90度，其余的三个颜色分别标记为绿色、蓝色和灰色的三个立方体，它们可以绕着各自的底平面心前后旋转运动，其运动幅度均为正负90度。
建立机械手模型时，采用了MA TLAB支持的虚拟现实建模语言VRML。
1.1 虚拟现实建模语言VRMLVRML（Virtual Reality Modeling Language）即虚拟现实建模语言，是一种用于建立真实世界的场景模型或者人们虚构的三维世界的场景建模语言，是一种面向Web面向对象的三维造型语言，其实质为一种解释性语言，常用的编辑环境有VrmlPad，VRML文件的后缀名为.wrl, 使用浏览器浏览时需要相应插件的支持，可下载cortona3d.msi安装即可由于VRML在互联网和可视化的广泛应用，Matlab对于虚拟现实也进行了有力的支持，Matlab提供了Simulink接口和Matlab接口来与虚拟现实进行交互，相应的详细说明文档请查看Matlab帮助文档中的Virtual Reality Toolbox内容。
简易机械手PLC控制
简易机械手PLC控制简介在制造业中，机械手是一种关键的工业自动化设备，用于处理和搬运物品。
机械手的控制非常重要，它决定了机械手的精度和效率。
PLC （可编程逻辑控制器）是一种常用的控制设备，它可以编程来控制机械手的运动和动作。
本文将介绍如何使用PLC控制一个简易机械手的运动。
所需硬件和软件•一台简易机械手•一个PLC设备•一个用于编程的PLC软件步骤步骤一：连接PLC设备和机械手首先，将PLC设备连接到机械手控制器上。
确保连接正确，以便PLC能够发送指令给机械手控制器。
步骤二：安装PLC软件并编程在电脑上安装PLC软件，并启动软件。
创建一个新的项目，并选择适当的PLC类型和通信配置。
然后，开始编程。
步骤三：设置输入输出（IO）点在PLC软件中，设置适当的输入输出（IO）点，以接受和发送信号。
例如，设置一个输入点来接收机械手的位置信号，以便PLC可以确定机械手的当前位置。
同时，设置一个输出点来发送控制信号给机械手，以控制它的动作。
步骤四：编写程序逻辑使用PLC软件编写机械手的控制程序。
根据机械手的需求，编写逻辑来控制机械手的运动和动作。
例如，如果机械手需要抓取一个物体并将其放置到另一个位置，那么编程逻辑应该包括机械手的移动和抓取指令。
确保编写的逻辑合理且有效。
步骤五：测试和调试在PLC软件中，模拟机械手的动作并进行测试。
确保PLC能够正确地控制机械手的运动。
如果发现错误或问题，进行调试并修正程序逻辑。
步骤六：上传程序到PLC当测试和调试完成后，将编写的程序上传到PLC设备中。
确保上传的程序可以在PLC上正确运行。
步骤七：运行机械手一切准备就绪后，运行机械手。
PLC将根据编写的逻辑控制机械手的运动和动作。
结论使用PLC控制机械手是一种常见的工业自动化方法。
通过编写合理的程序逻辑，PLC可以控制机械手的运动和动作，提高生产效率和精度。
希望本文能够帮助读者了解如何使用PLC控制简易机械手。
机电综合实训内容
目录实验一装配流水线的模拟控制 (1)实验二三相交流电机控制 (2)实验三机械手动作的模拟 (4)实验四四节传送带自动运行系统 (6)实验五水塔水位控制模拟系统 (8)实验六十字路口交通灯控制模拟系统 (10)附..........................................................................实验一装配流水线的模拟控制1、实验目的学会使用组态软件（推荐选用组态王软件）和PLC（推荐选用SIMEINS S7-200）控制系统连接，采用下位机执行，上位机监控的方法，构建完成装配流水线的模拟控制系统。
2、实验装置与附件（1）TKPLC-1型实验装置一台（2）安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件和组态王软件的计算机一台（3）PC/PPI编程电缆一根（4）连接导线若干。
3、装配流水线模拟控制的实验面板图：H仓库装配流水线的模拟控制面板图中上框中的A～H表示动作输出（用LED发光二极管模拟），下框中的A、B、C、D、E、F、G、H插孔分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7。
启动、移位及复位插孔分别接主机的输入点I0.0、I0.1、I0.2。
4、实验要求传送带共有十六个工位，工件从1号位装入，分别在A（操作1）、B（操作2）、C（操作3）三个工位完成三种装配操作，经最后一个工位后送入仓库；其它工位均用于传送工件。
5、实验报告（1）实验报告采用小论文形式，不少于5000字；（2）系统控制原理图，接线图；（3）PLC程序；（4）组态软件监控程序。
实验二三相交流电机控制1、实验目的学会使用组态软件（推荐选用组态王软件）和PLC（推荐选用SIMEINS S7-200）控制系统连接，采用下位机执行，上位机监视控制的方法，构建完成三相交流电机控制。
2、实验装置与附件（1）TKPLC-1型实验装置一台（2）安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件和组态软件的计算机一台。
机械手动作模拟实训报告
一、实训背景随着工业自动化技术的不断发展，机械手作为一种重要的自动化设备，广泛应用于工业生产、物流搬运、医疗康复等领域。
为了提高学生对机械手动作原理及控制方法的理解，本次实训选择了机械手动作模拟作为实训内容，旨在通过模拟实验，让学生掌握机械手的运动规律、编程方法以及控制策略。
二、实训目的1. 理解机械手的基本结构、工作原理及运动规律。
2. 掌握机械手的编程方法，能够根据实际需求设计机械手的动作程序。
3. 熟悉机械手控制系统的调试与优化方法。
4. 培养学生动手实践能力和团队合作精神。
三、实训内容1. 机械手基本结构及工作原理本实训所采用的机械手为气动机械手，主要由气缸、气动阀、气管、连接件、机械臂等组成。
气缸作为动力源，通过气动阀控制气缸的伸缩，实现机械臂的弯曲和伸展。
机械臂的运动轨迹可通过编程进行控制，完成搬运、装配、焊接等操作。
2. 机械手编程本实训所采用的编程软件为PLC编程软件，通过编写梯形图或指令语句实现对机械手的控制。
编程步骤如下：（1）根据实际需求，确定机械手的运动轨迹和动作顺序。
（2）在PLC编程软件中，绘制梯形图或编写指令语句，实现机械手的动作控制。
（3）对编程程序进行调试，确保机械手按照预定动作运行。
3. 机械手控制系统的调试与优化在机械手动作模拟过程中，可能存在以下问题：（1）机械手运动轨迹不准确。
（2）机械手动作速度不稳定。
（3）机械手动作存在抖动现象。
针对以上问题，可通过以下方法进行调试与优化：（1）调整机械臂的连接件，确保运动轨迹准确。
（2）调整气缸的气压，使机械手动作速度稳定。
（3）调整机械臂的支撑结构，减少动作过程中的抖动。
四、实训过程1. 准备工作（1）安装机械手及气动设备。
（2）连接气管、气管接头等。
（3）安装PLC编程软件。
2. 编程（1）根据实际需求，确定机械手的运动轨迹和动作顺序。
（2）在PLC编程软件中，绘制梯形图或编写指令语句，实现机械手的动作控制。
（3）对编程程序进行调试，确保机械手按照预定动作运行。
机械手模拟控制(二)
目录1．简介221.1课题概况221.2设计要求221.3设计内容22 2．系统总体方案设计332.1总体方案选择说明332.2控制方式选择332.3操作界面设计（其它图见附录）443.PLC控制系统的硬件设计443.1 PLC的选型443.2 I/O点数的估算553.3 I/O分配表553.4电气原理图设计553.5电气元件明细表554. PLC控制系统程序设计664.1 状态分配表664.2 机械手控制程序顺序功能图(或流程图)设计664.3 控制程序设计思路66 5．系统调试及结果分析11115.1 系统梯形图11115.2 结果分析15155.3调试过程中问题及解决方法1515 6．系统的使用说明书1515 7．课程设计体会1616 8．参考文献1616 9．附录17171．简介1.1课题概况一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成，当某个电磁阀线圈通电，就一致保持现有的机械动作，如果线圈断电则停止机械动作。
例如下降的电磁阀通电，机械手下降，如线圈断电，则停止现有的下降动作，直到通电后继续下降；当此电磁阀相反方向的线圈通电时则进行上升的机械动作。
另外夹紧/放松有单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行加紧动作，线圈断电时执行放松动作。
设备装有上、下限位和左、右限位开关，启动按钮SB1、停止按钮SB2,SA1为单次工作和循环工作的选择开关，SA2为手动工作和自动工作选择开关。
启动按钮SB1按下后开始工作，有八个动作，如下所示：原位→下降→夹紧→上升→右移↑↓左移←上升←放松←下降1.2设计要求(1)初始状态：机械手运行前，处于原位状态。
(2)由SA2开关选择自动或手动工作。
自动工作有单次循环工作和重复循环工作两种流程；手动工作状态时，按下启动按钮，只能单步运行：按下启动按钮则运行一步，下一步运行需要再按一次启动按钮。
(3)启动操作：按下启动按钮SB1，机械手按如表所示的工作流程运行。
第四章 机械手动态仿真
第四章智能机械手的动态仿真在设计或分析机械机构运动时，运动学仿真提供十分有效的途径。
设计者对设计好的装配体进行机构运动模拟，可以从各个角度直观的观察机构的运动情况，找出机构设计存在的问题，从而能对机构进行优化设计。
3.1 运动仿真技术概述仿真技术综合集成了计算机、网络技术、图形图像技术、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高新技术领域的知识。
仿真技术是以相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。
它的应用辐射各个学科、各个部门和各个领域，是当今世界的前沿科学之一。
它的应用己不仅仅限于产品或系统生产集成后的性能测试试验，仿真技术已扩大为可应用于产品型号研制的全过程，包括方案论证、设计分析、生产制造、试验维护、训练等各个阶段。
仿真技术不仅仅应用于简单的单个系统，也应用于由多个系统综合构成的复杂系统。
我国仿真技术的研究与应用开展较早，发展迅速。
从发展的历程来看，仿真技术应用的领域从传统的制造领域(生产计划制定、加工、装配、测试)向产品设计开发和销售领域扩展。
总的来说，先进制造技术的发展，为计算机仿真的应用提供了新的舞台，也提出了更高的要求，目前仿真技术的应用具有以下特点和趋势：1.仿真技术的应用范围进一步扩大。
在仿真的对象及目的方面，已由研究制造对象(产品)的动力学和运动学特性，研究产品的加工、装配过程，扩大到研究制造系统的设计和运行，并进一步扩大到库存管理、产品开发过程的组织、产品测试等，涉及到制造企业的各个方面。
2.与图形和传感器技术相结合，使仿真的交互性大大增强。
由此形成的虚拟制造(VM：Virtual Manufacturing)、虚拟产品开发(VPD:：Virtual- - 28 - -Product Development)、虚拟测试(VT：Virtual Test)等新概念和新技术。
机械手的模拟控制
自动化专业综合设计报告设计题目：机械手的模拟控制所在实验室：______________ PLC实验室______________________指导教师：___________________ 由枫秋 ______________________学生姓名_____________________ 韩璐 ________________________ 班级_________ 文自082-1 ________ 学号200890517106撰写时间：2012-03-1 _________ 成绩评定：_____________一、设计目的用PLC设计机械手的模拟控制。
二、设计要求有一机械手，有手动操作和自动操作两种方式，其控制要求如下：(1 )按动启动按钮后，传送带A运行直到光电开关PS检测到有工件时传送带A才停止。
(2)当光电开关PS检测到工件时，机械手臂先下降，下降到位后机械手夹紧工件，2S后开始上升，而机械手臂保持夹紧。
上升到位左转，左转到位下降，下降到位后机械手松开，2S后机械手上升。
上升到位后，传送带B开始运行，同时机械手右转，右转到位，传送带B停止，此时传送带A 运行直到光电开关PS检测到有工件时传送带A才停止循环。
(3 )手动操作，每个动作均能单独操作，用于将机械手复归至原点。
(4 )自动停止时有两种情况，一种是停在当前位置，当下一次启动时从当前位置继续进行，另一种是按下停止按钮时，不马上停止而是一个周期结束后停在原点位置。
三、设计内容1、输入输出分配表机械手的输入信号主要有启动开关、停止开关、检测信号PS、上升限位开关、下降限位开关、左转限位开关、右转限位开关、手动下降开关、手动上升开关、手动左转开关、手动右转开关共十个输入信号，机械手中各个输入按钮和限位开关在PLC 控制中对应的端口号如表1所示表1机械手的输出信号主要有传送带A运行、传送带B运行、机械手下降、机械手上升、机械手左转、机械手右转、机械手夹紧共七个输出信号，机械手各输出信号在PLC 控制中对应的端口号如表2所示表2自动化专业综合设计报告2、系统接线图SB1 SQ1SQ23SQSQ4 SQ1 2 Q1 S COM00000000030000400005 00006 00008 00009 00010 00011 0001200013 00014 00001COM1 - COM2 一0100厂 01004010020100301005 0100001006-O ~ 220VPSWYV V3YV V5YVV6YV3、系统梯形图10 04四、设计实验结果及分析机械手的操作系统分为三部分：机械手自动回到原点并循环、手动操作、自动停止。
PLC实验报告
东南大学成贤学院《PLC技术及应用》课内实验报告专业电气工程及其自动化班级12电力2班学生姓名宋瑞星学号********指导教师王珩实习地点电工电子实习中心403 实习时间：2014年 11月25日和 12月19日实验项目一：与、或、非逻辑功能实验一、实验目的熟悉PLC实验装置，S7—200/300系列编程控制器的外部接线方式了解编程软件STEP7编程环境，软件的使用方法掌握与、或、非逻辑功能的编程方法二、主要实验仪器设备编程控制器模拟实验挂箱STEP7三、实验内容梯形图：指令表：LD I0.1A I0.3= Q0.1LD I0.1O I0.3= Q0.2LDN I0.1AN I0.3= Q0.3ADI I0.1OI I0.3= Q0.4逻辑表：I0.1与I0.3=Q0.1I0.1或I0.3=Q0.2I0.1与非I0.3=Q0.3I0.1或I0.3=Q0.1四、实验心得体会与收获初步了解了STEP7的使用方法，对S7-200的特性有了进一步的认识，了解与掌握了输入输出口的用法。
实验项目二：定时器/计数器功能试验一、实验目的掌握定时器、计数器的正确编程方法，并学会定时器和计数器的扩展方法，用编程软件对可编程控制器的运行进行监控二、实验仪器S7-200/300模拟实验挂箱三、实验内容1、定时器的认识实验(1)接通延时定时器梯形图：指令表:NETWORK 1LD I0.0TOH T37,+50NETWORK2LD T37= Q0.0功能：接通延时定时器I0.0接通，100ms定时器T37在0.5s后到时I0.0断开，T37复位(2)有记忆的接通延时定时器梯形图：NETWORK 1CD I0.0TONR T37，+100NETWORK2LD T1= Q0.0NETWORK3LD I0.1R T1，1功能：有记忆的接通延时定时器I0.0接通，100ms定时器T1在1s后到时I0.1接通，T1复位(3)断开延时定时器梯形图：NETWORK1LD I0.0TOF T33，+100NETWORK2LD T33= Q0.0功能：断开延时定时器I0.0接通，10ms定时器T33在1s后到时I0.0接通，T33复位2、定时器扩展实验梯形图：指令表：LD I0.1TON T37,+50LD T37TON T38,+30LD T38= Q0.03、计数器认识实验指令表：(1)递增计数器梯形图：NETWORK1LD I0.0LD I0.1CTU C1，+3NETWORK2LD C1= Q0.0功能：递增计数器向上计数计数器C1当前值从0计数至3，其中I0.0关闭，I0.0由关闭到打开递减C1当前值(2)递减计数器梯形图：NETWORK1LD I0.0LD I0.1CTD C2，+3NETWORK2CD C2= Q0.0功能：递减计数器向下计数计数器C2当前值从3计数至0，其中I0.0关闭，I0.0由关闭到打开递减C2当前值(3)递增递减计数器梯形图：NETWORKLD I0.0LD I0.1CTUD C3，+3NETWORK2LD C3= Q0.0功能：递增递减计数器I0.0接通，I0.1和I0.2断开时计数器从0计数至3I0.1接通，I0.0和I0.2断开时计数器从3计数至04、编一个延时5s程序，按下sb1(I0.0)，延时5s输出通电Q0.0，电动机M1启动，按下按钮sb2(I0.1)，电动机停止。
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实验十九 机械手动作的模拟
在机械手动作模拟实验区完成本实验
一、实验目的
用数据移位指令来实现机械手动作的模拟。
二、实验说明
本实验是将工件由A 处传送到B 处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。
当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。
另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。
设备装有上、下限位和左、右限位开关，限位开关用钮子开关来模拟，所以在实验中应为点动。
电磁阀和原位指示灯用发光二极管来模拟。
本实验的启始状态应为原位（即SQ2与SQ4应为 ON ，启动后马上打到OFF ），它的工作过程如图所示，有八个动作，即为：
原位 下降 夹紧 上升 右移
左移 上升 放松 下降
三、实验面板图
四、实验内容及步骤
1、输入输出接线
主机模块的COM 接主机模块输入端的COM 和输出端的COM1、COM2、COM3、COM4、COM5 主机模块的24+、COM 分别接在实验单元的V+，COM
2、打开主机电源将程序下载到主机中。
3、启动并运行程序观察实验现象。
输 入 SB1 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 输 出 YV1 YV2
YV3 YV4 YV5 HL X0 X1 X2 X3 X4 Y0 Y1
Y2 Y3 Y4 Y5
五、梯形图参考程序。