三自由度上下料机械手的PLC控制分析

三轴机械手电气选型(PLC控制)要点

名称型号价格
PLC TM238LFDC24DT1816
750W伺服LXM23AU07M3X BCH08203898.4 400W伺服LXM23AU04M3X BCH060203413.6 400W伺服带抱闸LXM23AU04M3X BCH060204350接触器
LC1E0935 P NP接近开关国产30 P NP反光传感器国产200 I O点扩展模块800 3P 断路器20A
2P断路器16A
1P断路器4A
控制柜1500 24V开关电源MW150编码器电缆20/m 动力线电缆20/m 名称型号价格
PLC TM2181290 750W伺服LXM23AU07M3X BCH08203598 400W伺服LXM23AU04M3X BCH060203113 400W伺服带抱闸LXM23AU04M3X
BCH060204050接触器LC1E0935 P NP接近开关国产30 P NP反光传感器国产200 I O点扩展模块600控制柜1500 PTO定位模块扩展1000
15991
数量作用
1
1X轴
1Y轴
1Z轴
41,2输送链正反转
10原点,夹爪物料检测2输送链物料检测
1普通输入输出
总开
伺服
24V
1电柜
1
50
50
数量作用
1
1X轴
1Y轴
1Z轴
41,2输送链正反转
10原点,夹爪物料检测2输送链物料检测
1普通输入输出
1电柜
1控制伺服
CANOPEN控制方案普通脉冲控制方案。

基于PLC的上下料机械手

输入设备：传感器、按钮、操作开关等，用于接收操作人员的指令和检测物料的位置。
输出设备：电机、气缸、电磁阀等，根据控制要求驱动机械手完成上下料动作。
通讯模块：用于实现控制器与上位机之间的数据传输和通讯，便于远程监控和调试。
控制系统的软件设计和实现
软件设计：根据机械手的工作流程和控制要求，设计相应的软件程序，包括主程序、中断程序、子程序等。
微处理器控制：智能化、自动化，适用于大型系统
分布式控制：灵活性高，适用于多轴联动控制
机械手的运动轨迹和定位精度设计
运动轨迹设计：根据生产工艺需求，确定机械手的运动轨迹，包括抓取物料、移动到指定位置和放下物料等动作。
定位精度要求：根据生产工艺的精度要求，确定机械手的定位精度，确保机械手能够准确地将物料放置在指定位置。
实现方式：采用PLC编程语言，如Ladder Diagram或Function Block Diagram，编写控制程序，实现机械手的上下料动作控制。
调试与测试：在完成软件设计后，进行调试和测试，确保机械手能够按照预设的要求准确、稳定地完成上下料动作。
优化与改进：根据实际运行情况和用户反馈，对软件程序进行优化和改进，提高机械手的工作效率和稳定性。
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集成化：随着工业自动化程度的不断提高，上下料机械手将更加集成化，能够与其他自动化设备进行无缝对接和协同工作。
定制化：针对不同行业和企业的需求，未来的上下料机械手将更加定制化，能够满足客户的特殊需求和个性化要求。
可持续性：随着环保意识的不断提高，未来的上下料机械手将更加注重可持续性，能够降低能耗和减少废弃物排放，实现绿色生产。
驱动方式选择：根据运动轨迹和定位精度的要求，选择合适的驱动方式，如气动、电动或液压等。

项目10 PLC控制搬运机械手设计

• 10. 1. 5气动系统设计
• 1.垂直气缸、水平气缸选择 • (1)类型选择。 • 现有的工作要求和条件如下: • 1)要求当气缸到达行程终端时无冲击现象和撞击噪声，因此选择缓冲
气缸; • 2)要求重量轻，因此选择轻型气缸; • 3)要求安装空间窄且行程短，因此可选择薄型气缸; • 4)若有横向负载，可选带导杆气缸; • 5)要求制动精度高，应选择锁紧气缸; • 6)若不需要活塞杆旋转，可选择杆不回转气缸。
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10. 1搬运机械手设计案例导入
• 10. 1. 3材料选择
• 机器人手臂的材料应根据手臂的工作状况来选择，并满足机器人的设计及制作要求。从设计的思想出发，机器人的手臂要求完成各种运动。因此，对材料的一个要求是作为运动的部件，它应是轻型材料。另一方面，手臂在运动过程中往往会产生振动，这必然会大大降低它的运动精度，所以在选择材料时，需要对质量、刚度、阻尼进行综合考虑，以便有效地提高手臂的动态性能。此外，机器人手臂选用的材料与一般的结构材料不同。机器人手臂是一种伺服机构，要受到控制，必须考虑它的可控性。可控性还要与材料的可加工性、结构性、质量等性质一起考虑。总之，在选择机器人手臂材料时，要考虑强度、刚度、重量、弹性、抗振性、外观及价格等多方面因素，下面为几种常见机器人手臂材料:
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10. 1搬运机械手设计案例导入
• (1)碳素结构钢和合金结构钢等高强度钢:这类材料强度好，尤其是合金结构钢强度增加了4~ 5倍，弹性模量大、抗变形能力强，是应用最为广泛的材料。
• (2)铝、铝合金及其他轻合金材料:其共同特点是重量轻，弹性模量不大，但是材料密度小，其(E/P)之比仍可与钢材相比。
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基于PLC的三轴机械手控制系统的设计研究

基于PLC的三轴机械手控制系统的设计研究摘要：为了实现机械供料操作的自动化，需要根据不同的工艺操作，进行机械立体操作。

三轴机械手是智能机械化操作系统的重要部分，本文将根据三轴机械手运行要求，以ＰＬＣ控制器为核心，详细分析驱动三轴机械智能化移动的设计程序和功能。

通过进行灵活性的程序设计后，机械手可以实现多种轨迹移位操作，一次促进现代化制造业的智能机械技术发展。

关键词：三轴机械手；控制系统；步进驱动；运行轨迹三轴机械手可以实现空间移动操作，可以在各种恶劣环境下稳定运行，更好的满足了实际操作需求吗，完成了人类无法完成的操作。

三轴机械手在制造业广泛应用，而目前市场对其的要求也越来越高，不仅要实现机械手精准定位、牢固抓取，还要实现多元化运动操作。

所以，本文将基于ＰＬＣ在三轴机械手系统控制中的应用设计，对其自动化驱动，可实现更加复杂的生产操作进行分析和研究。

1 三轴机械手设备结构和控制方式三轴机械手设备的结构1.1 三轴机械手平台组成部分包括：X、Y、Z轴移动平台、传感器、工件放置平台、吸盘、步进电机等，详细器械结构见图1.其中PH1、PH2、PH3、PH4、PH5、PH6、PH7、PH8、PH9表示X、Y、Z轴移动平台中传感器获取的原点位置和三轴极限检测信号；M1、M2、M3表示X、Y、Z轴位置的步进电机，主要操控机械手移动位置的；YVI表示吸盘，主要负责移动物料。

图1三轴机械手平台结构２控制系统的方式１．机械手的运动要根据工艺要求进行移动操作，运动轨迹随着工艺做相应变化。

以下是针对两种不同的典型控制工艺进行设计路线分析。

控制方式一：（１）机械手自从进行整个操作周期的循环，在吸取和移动操作中实现从Ａ区将物料移动到Ｂ区，同时将物料摆成方形在工件放置台上。

如果在执行过程中按停止操作，这时机械手将停下整个程序操作环节，之后再按启动按键，工序还在停止步骤开始继续运作。

控制方式二：（２）操作流程和方式一相似，而不同的是它会将物料摆放成圆形形状放在操作台上。

基于PLC的三自由度机械手控制系统设计

基于PLC的三自由度机械手控制系统设计传统的机械手控制系统在机器进行运转的时候存在抖动幅度大和失步的问题，为此，提出了一种基于PLC的三自由度机械手控制系统设计。

首先对系统的硬件进行了设计，得出了硬件的框图；然后对系统的软件设计；最后进行了实验。

标签：PLC；三自由度；机械手控制；系统设计0 引言在工厂中，机械手的工作相当于人的手臂一样，可以按照特定的结构进行抓取、搬运等工作[1-2]。

三自由度的机械手操作系统又被称作3D的机械人，可以模拟人手臂的运动行为[3-4]。

随着社会经济的不断进步，传统的机械手控制系统在机器进行运转的时候存在抖动幅度大和失步的问题，不能满足工厂的需求。

为此，我提出了一种基于PLC的三自由度机械手控制系统设计。

首先对系统的硬件进行了设计，得出了硬件的框图；然后对系统的软件设计；最后进行了实验。

实验结果表明，该系统的设计具有运行稳定和定位精准等优点，对于我国未来的社会经济具有促进的作用。

1 基于PLC的三自由度机械手控制系统设计基于PLC的三自由度机械手的手臂进行左右运动的时候是由伸缩的步进电机控制，进行上下运动的时候是由升降的步进电机来控制，而进行旋转运动的时候是由机械底部的直流电机工作运行时候的正反旋转来控制。

而三自由度机械手进行夹紧工作的时候采用的是关节的结构装置，进行松开工作的时候是由电磁閥的气压驱动来控制。

该系统硬件设计的主要控制系统采用的是SH-2040型的步进电机驱动器和FX2N这一系列的三菱晶体管输出，这种机械手能够在不同的方向上进行抓取的运动，主要的运动系统是由垂直、水平、手爪和旋转组成的，并且每一个组成的系统都是由2个直流的电机进行发电和4个行程的开关进行控制，进行垂直的运动来完成一些的动作。

机械手进行垂直运动的时候，主要由电机、计数行程和限位行程的开关组成的。

使用9V的电压和直流的电机进行正向旋转的运动来提供抓力。

计数行程的开关是用来对旋转圈数的计量。

基于PLC的自动化生产线三自由度机械手控制系统设计

１三自由度机械手臂的结构如图１所示为自动化生产
的控制方式为电磁控制或手动控制。各执行机构的逻辑控制功能是通过ＰＬＣ控制实现的。其气动控制回路原理如图２所示。
ＡＢＤ
师亚娟（陕西工业职业技术学院电气工程学院，陕西成阳７１２０００）
刘欣（兰州理工大学电信学院，甘肃兰州７３００５０）
摘要
以自动化生产线实验设备中的机械手工作站为教学对象，分析了三自由度机械手工作过程，讨论了ＰＬＣ控制系统和气动控制系统的设计。介绍了移位指令在三自由度机械手控制程序中的创新应用。实验结果表明，该机械手能在其回转半径空间内实现对工件的抓取、放置，且性能稳定，工作可靠，很好的提高了实践教学效果。
线实验设备中所用到的三自由度机械手臂，具有可伸缩、升降、旋转的特点，能够灵活的完
成工件的夹取、放置动作。三自由度机械手臂主要由：气动手抓、直线防转气缸、活塞杆限位
气动二联件
图２三自由度机械手气动控制回路
图２中，Ａ为摆动气缸气动控制回路：１Ｂ１和１Ｂ２为电感
ｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓ３－ｄｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｒｍｃａｎｆｉｎｉｓｈｇｒａｂｂｉｎｇａｎｄｐｌａｃｉｎｇｗｏｒｋｐｉｅｃｅｗｉｔｈｉｎｔｈｅｒａｄｉｕｓｏｆｇｙｒａｔｉｏｎｓｐａｃｅ．ｉｔｉｓｓｔａｂｌｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｐｒａｃｔｉｃｅｔｅａｃｈｉｎｇｅｆｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：３一ｄｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｒｍ．ＰＬＣ，ａｉｒ —ａｃｔｕａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｓｈｉｔｆｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

PLC在机械手控制系统中的分析和应用

PLC在机械手控制系统中的分析和应用作者：赵磊来源：《中国科技纵横》2012年第22期摘要：机械手是一种模仿人的手部动作的一种自动化装置，它通过预先设定的程序、轨迹等对人类无法直接手动操控（如重量过大、工作环境恶劣等）的操作对象进行操控。

本文介绍了一种基于PLC的搬运机械手控制系统，并阐述了其机械构造和控制系统的组成。

关键词：PLC 机械手自动控制1、系统构成机械手主要由执行机构、驱动机构以及控制系统组成。

执行机构由机械手的手部以及手臂组成，目前大多机械手的运动都是靠各关节之间的运动来完成的，而大多机械手的关节采用的都是转动机构或移动机构。

通过在机械手的手臂的内孔里安装相应的转动轴，使其手臂在关节处通过驱动机构进行旋转，并把转动结果传递给手腕，即可实现机械手臂的转动和手腕的伸屈动作；通过移动机构来实现机械手臂的升降动作。

通常情况下，机械手的手臂都拥有三个自由度，这样才能使得手臂完成完整的定位工作。

驱动方式主要有电机驱动、液压驱动以及气动驱动三种方式，具体可分为直线/摆动油缸驱动、电液脉冲电机驱动、交/直流伺服电机等等。

本文所讨论的机械手所采用的驱动方式是气动驱动，通过气源、气动三联件、电磁阀、节流阀以及各种气缸等气动组件对机械手的运动进行驱动。

机械手的控制系统有基于各种单片机、基于PLC的控制系统等等。

PLC控制系统的硬件主要有CPU、信号处理模块、功能模块、接口模块、电源模块、通信模块、编程模块等组成。

PLC控制具有实时性、高可靠性、系统配置简单灵活、I/O卡件丰富、性价比高等特点，为机械手的高可靠性实时控制提供了条件基础。

2、机械手的机械系统机械手由夹钳、升降气缸、安装工作位、加工站取料位、支架、左右气缸、分类站分类位组成。

其主要工作是把加工站中已经加工好的工件1移动至安装工作位中，完成后发出安装请求，等待安装站把工件2安装到工件1中后再把组装好的产品移动至分类站分类位中。

机械手所需要实现的动作主要有以下几个：（1）抓取工件的工作主要由夹钳完成。

PLC控制三自由度机械手控制部分分析与设计

图３机械手循环动作过程示意图
停止信号：下限位开关得电。动作７：开始信号：下限位开关得电。动作：手指松开动作。停止信号：手指限位开关得电。
动作８：开始信号：手指限位开关得电。
・
ｌ２・
动作：手臂上摆动作。停止信号：上限位开关得电。动作９：开始信号：上限位开关得电。动作：回转腰右转动作。停止信号：右限位开关得电。机械手回复初始状态。
科技论坛
・１１・
ＰＣ控制三自由度机械手控制部分分析与设计Ｌ
黄智英
（巴音郭楞职业技术学院，疆巴音郭楞８１０）新４００
摘
要：本文主要分析和论述如何利用ＰＣ控制技术，Ｌ实现机械手的握、移等动作，实现机械手在左右，举、并前后，上下三方向自由
图２三自由度机械手结构示意图
开始信号：压力感应器得电。
动作：手臂上摆动作。停止信号：上限位开关得电。动作４：开始信号：限位开关得电。上动作：回转腰左转动作。停止信号：限位开关得电。左动作５：开始信号：限位开关得电。上动作：回转腰左转动作。停止信号：左限位开关得电。动作６：开始信号：限位开关得电。左动作：臂下摆动作。手
一
表１三自由度机械手Ｉ分配表：／Ｏ
最大抓重：ＯｇｌＯ
手指夹持工件最大直径：０ｍ４ｒａ手臂上下摆动角度：０６。手臂回转角度：Ｏ９。运料频率：５次／ｉｍｎ三自由度机械手结构如图２所示，主要由机械手指夹持机构、机械手臂上下摆动机构、机械腰回转机构、固定底座等构成。２工作原理及分析