PLC控制三自由度机械手控制部分分析与设计
基于PLC的机械手控制设计
基于PLC的机械手控制设计基于PLC的机械手控制设计，是一种智能化的机械手控制方法，它利用PLC 控制器进行逻辑控制，使机械手能够自主地完成多种工作任务。
本文将介绍本方法的具体实现过程，包括机械结构设计、PLC程序设计以及控制算法设计。
一、机械结构设计机械结构是机械手的核心，合理的机械结构设计将为实现机械手的自主运动提供必要的保障。
机械手一般由控制系统、机械部分和执行机构三部分组成。
机械部分一般包含基座和移动结构，执行机构包括手臂和手指。
这里我们以一款三轴机械手为例进行介绍。
1. 机械手构造机械手采用了一种比较简单的三轴结构，主要有三个关节——一个旋转关节和两个平移关节。
机械手的底座固定在工作台上，三个关节通过模拟伺服电机的方式进行控制。
2. 机械手控制器机械手采用PLC控制器进行逻辑控制，PLC控制器由三个部分组成：输入接口、中央处理器和输出接口。
输入接口用于读取传感器信号，输出接口用于控制执行机构，中央处理器则用于控制机械手的运动。
二、PLC程序设计机械手的PLC程序设计主要分为四个部分：程序初始化、数据采集、运动控制和异常处理。
1.程序初始化机械手程序初始化主要包括程序开头的自诊断和状态检测，并根据检测结果自动执行不同的控制程序。
自诊断可以避免因器件故障等原因引起的机械手操作异常。
2.数据采集机械手需要收集外部环境数据和操作数据。
外部环境数据包括工作物品的坐标、大小、形状等信息，操作数据包括机械手应该执行的命令。
在采集数据时，机械手需要通过传感器或外部设备接口实现。
3.运动控制机械手的运动控制分为机械手移位运动和执行机构运动两个部分。
机械手移位运动需要根据采集到的工作物品信息以及执行机构的操作命令来控制机械手的运动轨迹。
执行机构运动控制则是将机械手的控制信号转换为电机运动信号。
4.异常处理机械手运动过程中可能会出现异常情况，例如碰撞、误差等，需要通过对异常情况的处理来保证机械手的安全和可靠性。
基于PLC控制的三自由度气动机械手设计
任务书以上各项由指导教师填写（请用钢笔填写）开题报告一、课题的来源、目的、意义，国内外基本情况●课题的来源：本课题来源于企业需求。
●课题的目的、意义:在工业生产线中，机械手具有很广泛的用途。
它是工作抓取和装配系统中的一个重要组成部分。
它的基本作用是从指定位置抓取工件运送到另一个指定的位置进行装配。
机械手臂代替了人工的繁杂劳动，并且操作精度高，提高了产品质量和生产效率。
●国内外研究状况及发展趋势：近20年来, 气动技术的应用领域迅速拓宽, 尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。
电气可编程控制技术与气动技术相结合, 使整个系统自动化程度更高, 控制方式更灵活, 性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展, 对气动技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入, 促进了电气比例伺服技术的发展, 现代控制理论的发展, 使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制, 控制精度不断提高；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点, 国内外都在大力开发研究。
从各国的行业统计资料来看, 近30 多年来, 气动行业发展很快。
20世纪70年代,液压与气动元件的产值比约为9∶1, 而30 多年后的今天, 在工业技术发达的欧美、日本等国家, 该比例已达到6∶4, 甚至接近5 ∶5。
我国的气动行业起步较晚, 但发展较快。
从20世纪80年代中期开始, 气动元件产值的年递增率达20%以上, 高于中国机械工业产值平均年递增率。
随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用, 气动技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。
Ⅰ.气动机械手的应用现状由于气压传动系统使用安全、可靠, 可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作。
而气动机械手作为机械手的一种, 它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。
3自由度的机械手控制器设计原理
3自由度的机械手控制器设计原理3自由度的机械手是指可以在三个方向上移动的机械手，通常是由三个关节组成的。
这样的机械手可以进行基本的平移和旋转运动，可以用于各种应用场景，如工业生产、医疗手术和科研实验等。
为了实现对3自由度机械手的精确控制，需要设计一个有效的控制器来实现对机械手的精准运动控制。
3自由度机械手的控制器设计原理主要包括以下几个方面：1.传感器系统设计：传感器系统是机械手控制器的基础，通过传感器系统可以获取机械手的位置、速度和力信息。
在设计3自由度机械手的控制器时，需要选择合适的传感器来获取机械手各个关节的位置信息，以实现对机械手的闭环控制。
常用的传感器包括编码器、惯性传感器和力传感器等。
2.运动控制算法设计：运动控制算法是机械手控制器的核心部分，通过运动控制算法可以实现对机械手的轨迹规划和动态控制。
在设计3自由度机械手的控制器时，通常采用PID控制算法或者模型预测控制算法来实现对机械手的动态控制。
PID控制算法通过调节比例、积分和微分参数来实现对机械手位置和速度的精确控制，而模型预测控制算法则通过对机械手的动态模型进行建模，并利用预测控制器来预测未来的行为，并实现对机械手的精确控制。
3.人机交互界面设计：为了方便用户对机械手进行操作和监控，需要设计一个友好的人机交互界面。
在设计3自由度机械手的控制器时，可以采用图形界面或者虚拟现实界面来实现对机械手的控制和监控。
通过人机交互界面，用户可以实时监控机械手的状态，并进行控制参数的设定和调整，以实现对机械手的精确控制。
总的来说，设计一个有效的3自由度机械手控制器需要综合考虑传感器系统设计、运动控制算法设计和人机交互界面设计等方面，通过合理的设计和实现，可以实现对机械手的精确控制，并满足不同应用场景的需求。
通过不断优化和改进，可以实现对机械手的更精准和高效的控制，为各种应用场景提供更好的解决方案。
项目10 PLC控制搬运机械手设计
• 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。
上一页 下一页 返回
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:
上一页 下一页 返回
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。
上一页 下一页 返回
基于PLC控制的三轴机械手系统设计
基于PLC控制的三轴机械手系统设计本文介绍三轴机械手系统设计的背景和目的，并概述了PLC控制的重要性。
三轴机械手是一种常见的工业自动化设备，可用于实现对物体的抓取与放置。
三轴机械手系统设计的目的是提高生产效率、减少人工操作，并保证操作的准确性和稳定性。
PLC（可编程逻辑控制器）是一种数字化电子设备，广泛应用于工业自动化控制系统中。
与传统的电气控制系统相比，PLC具有编程灵活、易于维护和扩展的优势，能够实现复杂的自动控制功能。
本文将详细介绍基于PLC控制的三轴机械手系统的设计，包括硬件设计、软件编程和系统调试等内容。
通过PLC的编程控制，将实现对三轴机械手的协同运动和精确控制，提高生产效率和产品质量。
引用的内容请核实来源三轴机械手系统是由机械臂、执行机构和传感器等组成部分构成的。
以下是对这些组成部分的描述：机械臂机械臂是机械手系统的核心组件，用于执行各种动作和操作。
它一般包括多个可活动的关节，通过电动机驱动实现运动。
机械臂的结构和尺寸可以根据具体需求进行设计，以适应不同的应用场景。
执行机构执行机构是机械臂的末端装置，用于实现抓取、放置或其他动作。
它通常包括夹爪、吸盘或其他特定工具，可以根据需要进行更换。
执行机构的设计需要考虑到操作的稳定性、精度和安全性。
传感器传感器是机械手系统中重要的反馈设备，用于感知环境和检测目标物体。
常用的传感器包括力传感器、位置传感器和视觉传感器等。
这些传感器可以提供实时数据，帮助机械手系统做出准确的动作控制。
以上是基于PLC控制的三轴机械手系统的整体结构描述。
这个系统结构的设计可以根据具体应用的需求进行进一步的优化和调整。
本文将介绍基于PLC（可编程逻辑控制器）的控制系统设计。
该设计包括输入输出设备的选型、控制逻辑的设计和编程等内容。
输入输出设备选型在设计基于PLC控制的三轴机械手系统时，首先需要选择适合的输入输出设备。
这些设备包括传感器、执行器和人机界面。
传感器选型传感器用于检测系统的状态和环境条件。
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
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 Ｐ Ｌ Ｃ 控制 实 现 的 。其 气 动控 制 回路 原理 如 图 ２所 示 。
Ａ Ｂ Ｄ
师 亚娟 （ 陕西工业职业技术学院电气工程学院， 陕西 成阳 ７ １ ２ ０ ０ ０ ）
刘 欣 （ 兰 州理 工 大 学电信 学 院 ， 甘 肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ５ ０ ）
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 Ｐ Ｌ Ｃ 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 ： １ Ｂ １和 １ Ｂ ２为 电 感
ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａｔ ｔ ｈ ｉ ｓ ３－ｄ ｏｆ ｍｅｃ ｈａ ｎ ｉ ｃ ａｌ ａｒ ｍ ｃａ ｎ ｆ ｉ ｎ ｉ ｓ ｈ ｇｒ ａ ｂｂｉ ｎｇ ａｎ ｄ ｐｌ ａ ｃｉ ｎ ｇ ｗｏｒ ｋ ｐｉ ｅ ｃ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ａｄｉ ｕｓ ｏｆ ｇ ｙｒ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｓ ｐａ ｃｅ ． ｉ ｔ ｉ ｓ ｓ ｔ ａ ｂｌ ｅ ａ ｎｄ ｒ ｅｌ ｉ ａｂ ｌ ｅ ａｎ ｄ ｉ ｍ ｐｒ ｏｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ｅ ｔ ｅ ａｃ ｈｉ ｎｇ ｅ ｆ ｅｃ ｔ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ３一ｄｏ ｆ ｍｅ ｃｈ ａ ｎｉ ｃａ ｌ ａ ｒ ｍ． ＰＬ Ｃ， ａ ｉ ｒ —ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｅｄ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｓ ｈｉ ｔ ｆ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏｎ
三自由度工业用机械手控制系统设计论文
毕业设计（论文）题 目 三自由度工业用机械手控制系统设计姓 名学 号专业班级指导教师分 院 成人教育学院完成日期 2017 年4月X 日宁波理工学院摘要机械手是机器人研究的热门领域之一，不仅在工业还在其它行业都发挥着越来越大的作用。
而且随着工业生产自动化程度的不断提高，工业机械手在生产现场的流水线中扮演着越来越重要的作用，现在已成为现代化工业生产中不可缺少的重要环节。
本文在了解机械手和PLC控制技术的国内外研究现状及发展趋势基础上，而选用了三自由度机械手作为控制对象进行研究。
本文基于控制和计算机监控的相关理论，根据工业机械手的控制要求，完成了其运动控制设计以及组态监控系统构建，对控制系统的总体构造、控制流程以及构成系统的各个模块的功能和控制方式进行了研究。
关键词:三自由度机械手；PLC；控制系统；工业生产A b s t r a c tRobot is one of the hot areas of robot research and is playing an increasingly important role not only in industry but also in other industries. At the same time, with the continuous improvement of industrial production automation, industrial robots in the production site of the pipeline plays an increasingly important role, has become an indispensable modern industrial production important link.Based on the research status and development trend of robot and PLC control technology, this paper chooses three-degree-of-freedom manipulator as the control object.Based on the theory of control and computer monitoring, this paper completes its motion control design and configuration monitoring system construction according to the control requirements of industrial manipulator. The overall structure of the control system, the control flow and the function and control mode of each module constituting the system Were studied.Keywords:Three degrees of freedom manipulator; PLC; Control System；Industrial production目录摘要......................................................................................................................... I I Abstract.. (IV)目录 (V)1.引言 (1)1.1 研究机械手的意义 (1)1.2 机械手的组成和分类 (2)1.2.1机械手的组成 (2)1.2.2 机械手的分类 (2)1.3 机械手的国内外研究现状 (2)1.3.1 机械手的国外研究现状 (2)1.3.2 机械手的国内研究现状 (3)2.机械手控制系统总体设计方案 (4)2.1工业机械手的工艺流程 (4)2.2工业机械手的运动参数分析 (5)2.3工业机械手的总体模块设计 (5)2.3工业机械手的总体模块概述 (6)2.3.1 控制器模块 (7)2.3.2驱动模块 (7)2.3.3 执行模块 (7)2.3.4传感器模块 (7)3.机械手硬件系统的设计 (9)3.1硬件系统的结构 (9)3.2伺服控制系统设计 (10)3.3气动控制系统设计 (10)3.4机械部件设计 (11)3.5传感器设计 (11)4.PLC控制器的设计 (13)4.1 PLC 控制器的特点 (13)4.2 PLC 控制器的程序设计 (13)4.2.1 PLC 回原点程序 (13)4.2.1 PLC手动程序操作示意 (14)4.2.2 PLC自动程序操作示意 (14)参考文献 (16)致谢 (17)1.引言1.1 研究机械手的意义工业机械手（以下简称机械手）是近代自动控制领域中出现的一项新技术，已经成为现代制造生产系统中的一个重要组成部分。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
・
ｌ ２・
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
・１ １・
Ｐ Ｃ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 ８ １０ ） 新 ４ ０ ０
摘
要： 本文主要 分析 和论述如何利 用 Ｐ Ｃ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 ：Ｏ ｇ ｌＯ
手 指 夹 持 工 件 最 大 直径 ：０ ｍ ４ｒ ａ 手臂上下摆动角度 ：０ ６。 手臂 回转角度 ：Ｏ ９。 运料频率 ： ５次 ／ ｉ ｍｎ 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
４ 控 制分 析
Ｐ Ｊ 工：
图 ４三 自 由度 机械 手 Ｐ Ｇ 连 线 图 Ｌ
根据对三 自由度机械手的循环动作过程分析 ， 机械手 的动作 由 以下几个动作构成 ： Ａ、 机械指的夹持与松 开动作 。 Ｂ、 机械臂的上摆与下摆动作。 Ｃ 机械腰的左转与右转动作。 、 下面对 Ａ、 Ｃ每个动作 的检测与执行机构分析如下 ： Ｂ、 Ａ： 检测机构 ： 压力感应器 ： 检测指夹持是否到位 ； 指限位开关 ： 检测指松开是否到位 。 执 行 机 构 ： 过 电动 机 正 反转 实 现 指 的夹 持 和 松 开 ： 通 图 ５ 步 进 状 态 流 程 图 正转接触器 ： 夹持 ； 反转接触器 ： 松开 。 Ｂ： 检测机构 ： 上限位开关 ： 检测臂上摆是否到位 ； 械手来进行三方向的动作 。 从而实现产品定位不准确的情况下实现 下限位开关 ： 检测臂下摆是否到位 。 手动的调节 。如 ： 增加手 自动转换信号 、 手动的三方向控制信号 、 手 执行机构 ： 通过 电动机正反转实现臂的上摆 和下摆 ： 动 时对接触器控制 的输 出驱动等。 正转接触器 ： 上摆 ； 反转接触器 ： 下摆 。 ６２三 自由度连续轨迹控制扩展 。本 文描述 的是机械手的移动 ． Ｃ： 检测机构 ： 左限位开关 ： 检测腰左转是否到位 ； 过程是采用的点位控制 ， 我们 可以在这个基础上做连续轨迹控制 的 右 限位开关 ： 检测腰右转是否到位 。 扩展 ， 使产 品输送 和移栽 的 自动化基础上进一步实 现智 能化 ， 使其 执行机构 ： 通过 电动机正反转实现腰的左转和右转 ： 能够适应各种工作要求 ， 完成不 同的控制操作 。 正转接触器 ： 左转 ； 反转接触器 ： 右转。 参 考 文 献 由此 ， 可以作 出控制系统 的 １ 配表如表 １ ０分 。 【］ 风 雨 ． 型 自动 化 设 备 及 生 产 线 应 用 与 维 护［ ． 京 ： 械 工 业 １ 鲍 典 Ｍ】 北 机 表 １的输 入信号 中 ，０产 品就位信号是 要移载产品就位 的反 ｘ
运动 。本 文的 主要 论 述 重 点在 Ｐ Ｃ控 制部 分 的 分 析 和设 计 。 Ｌ 关键 词 ： 机械 手；Ｌ Ｐ Ｃ控 制 ； 态 流程 图； 形 图 状 梯
随着社会 的进步和科学技术 的发展 ， 各种 自动化控 制的设备越 来越 多的应用在工业和民用 的各个领域 。在 自动控制的过程 中， 有 很多要求精度较高 的重复劳动 ， 这就要求 自动控制机械具有拟人的 些能力 ， 而且能在多次重复操作 中不会 出现误差 。 本文 主要 利用 Ｐ Ｃ控制技 术实现三 自由度机 械手在左 右 、 Ｌ 前 后、 上下三个方 向上点位式 的移动及定位控制 。 １ 机 械 手 的 结 构及 相 关 技 术 参 数 本项 系统设计 的机械手系统主要 由控制 系统 、 动系统 、 驱 执行 机构 、 检测 系统 、 数据传输系统等组成 。 各系统间的相互关 系如图 １ 所示 。 系统实现的相关技术参数如下所示 ：
图 １系统关系框 图
开始信号 ： 检测到产品就位。 动 作 ： 手臂下摆动作。 停止信号 ： 限位开关得电。 下
动 作 ２ ： 开始信号 ： 下限位开关得 电。 动 作 ： 手指夹持动作。 停 止信 号 ： 压力 感 应 器 得 电。 动作 ３ ：
械辅描哭持奢构 Ｉ
３ 选 用 Ｐ Ｇ 型 号简 介 Ｉ
科 技论 坛
本次项 目控制系统 中的 Ｐ Ｃ选用三菱 Ｆ Ｎ ４ ＭＲ， 的性能 Ｌ Ｘ１ 一 ０ 它 作如下介绍 ： 运算控制方式 ： 存储程序反复扫描 ， 有中断指令 。 输入输 出控制方式 ： 批处理、 输入输出刷新 、 有脉 冲捕捉功能。 编程语言 ： 梯形 图、 指令表 。 程序容量 ：Ｋ步 。 ８ 最大 Ｉ ／ Ｏ点数 ：０点 ： ４ 输人 ２ ， 出 １ 点 。 ４点 输 ６ 输入规格 ： 输入 电压 ： Ｃ ４ Ｄ ２ Ｖ±１％ ０ 输入 电流 ：ｍ ／ｃ４ （ ０ ５ Ａ Ｄ ２ Ｖ ７ Ａｄ２ ＶＸ１ 后 ｍ ／ Ｃ ４ １ 输 入 Ｏ 电流 ：． Ｎ ４５ 以上 （ Ｏ后 ３５ Ａ 以 上 ） ｍＡ Ｘｌ ． ｍ 输 入 Ｏ Ｆ电流 ：． Ｆ １ ｍＡ 以下 ５ 输入响应时间 ： １ｍ 约 ０ｓ 输 出规 格 ： 电器 输 出 型 继 外部 电源 ： Ｃ ５ Ｖ以下 ， Ｃ ０ Ａ ２０ Ｄ ３Ｖ以下 Ｏ Ｆ－Ｏ 、 Ｎ Ｏ Ｆ响应 时 间 ： １ｍ Ｆ ＋Ｎ０ — Ｆ 约 ０ｓ
三 自由度机械手的主要动作就是一系列 的移械手 的位 置及相关 动作按照上述动作过程进行细分 ，就可以得 出整体动作循环过程 ，
如 图 ３所 示 。 结合 图 ３ 得到三 自由度机械手 的控制过程 ： 首先将 整个 控制 过 程划分为一个一个独立 的控制动作 ； 次 ， 于每个动作按照控 制 其 对 的顺序进行动作的先后排序 ； 最后针对每一个 动作 分析出最基本 的 ３ 个要素 ： 开始 、 动作 、 停止信号 。 实 际控 制 及 动 作分 析如 下 ： 动作 １ ：