基于PLC控制的机械手设计(毕业论文)第二章 PLC机械运动控制手.pdfVIP

第二章PLC机械运动控制手

2.1机械手工作原理

机械手主要由执行机构．驱动机构和控制系统组成，机械手的执行机构又包括手部、

手臂和躯干。手部安装在最前端，主要是用来准确的抓取搬移工件，手臂的作用是用

来辅助手部准确的抓住工件并能够转移到所需要的位置，机械手的运动有两种：一个

是上下直线运动，另一个是左右直线运动。因此其必须安装有液压缸、电液脉冲马达、

电磁阀等作为其执行机构的动力部分或辅助系统。驱动机构主要有四种：液压驱动、

气压驱动、电气驱动和机械驱动。其主要以电气和气压驱动为主，只有少量的运用液

压和机械驱动。本课题采用的机械手全部动作由汽缸驱动，而汽缸又由相应的电磁阀

控制。而电磁式继电器广泛用于电力拖动控制系统中，其结构及工作原理与接触器类

似，也是由电磁机构和触点系统组成。继电器只能用于切换电流较小的控制电路或保

护电路(各触点允许通过的电流多为5A)，继电器可对多种输入信号量的变化作出反

映，起工作原理为上升/下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制。例如，当下

降电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手停止下降，但保持现有

动作状态。只有在上身电磁阀通电时，机械手才上升；当上身电磁阀断电时，机械手

停止上升。同样，左移/右移分别由座椅电磁阀和右移电磁阀控制，机械手的放松/

夹紧由一个单线圈二位电磁阀控制，该线圈通电时，机械手夹紧；该线圈断电时，机

械手放松。机械手的工作机构手部、手臂和躯干，手部主要采用电气传动，而抓取机

构主要采用气压传动，机械手的是抓取工件要准确迅速的抓起是设计的最起码的要

求。当我们设计手爪时，首先要知道机械手的坐标形式、运动的速度和加速度的具体

要求，还要考虑被夹紧的物体的重量、大小和惯性来计算。同时还要考虑手爪的开口

尺寸，以保证有足够的开口来抓取工件。为了防止工件在被夹紧是有损坏，所以我们

要在手爪的接触部分加上弹性棉垫。为了防止电源临时出现故障。所以我们应该对其

工件加以保护。夹紧机构的形式是多样的，有吸盘式的、有机械式的，为了简化我们

的设计，所以我们采用机械式的夹紧机构，机械式的夹紧机构是一种应用很广泛的一

种，它主要是更能够与人的动作相协调，可以直线运动等。本设计采用二指气动手爪，

利用PLC技术来完成其的某部分的动作。机械手的躯干部分是由底盘和手臂两大部分

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组成的。底盘是支撑机械手的重量的机构，在本设计中只起到支撑的作用。手臂是机

械手的主要部分它由操作机的动力关节和连接杆件等构成，是用于支承和调整手腕和

末端执行器位置的部件，它主要是对手爪起到一个支撑作用，其也是通过可编程控制

器的脉冲信号来控制电磁阀驱动气压缸控制手臂完成各种运动的。在机械手运动过程

中左移、右移、上升、下降电磁阀的通断电主要是通过安装在机械手上的限位开关控

制，例如，当机械手下降时，下降电磁阀通电，机械手下降，当机械手下降到位后会

碰到下限位开关，此时下降电磁阀断电，机械手停止下降。

2.2机械手工作流程

本设计为基于PLC的机械运动手控制，通过对PLC程序的编程实现对机械手搬运工

件的自动控制，其工作流程为：

开始时，机械手通常处于原位，按下启动按钮后，机械启动并开始下降，此时下降电

磁阀通电，当机械手下降到位后碰到下限位开关，下降停止，同时接通夹紧电磁阀，

机械手夹紧工件，为保证工件能被机械手完整安全的夹紧，此时机械手停止2秒，的

那个机械手夹紧工件后上升电磁阀通电，此时机械手夹紧工件开始上升，当上升到位

后，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，机械手停止上升，同时接通右移电磁阀，机

械手继续夹紧工件像右移动，当右移到位后，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，同

时接通下降电磁阀，机械手下降，当下降到位后，碰到下限位开关下降电磁阀断电；

与此同时夹紧电磁阀断电，机械手放下搬运的工件，为保证机械手运动能完全放开工

件，机械手停止2秒，的那个完全放开工件后机械手接通上升电磁阀，机械手开始上

升，当上升到位后碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止，同时接通左移电磁

阀，机械手开始左移返回原点，当左移到位后碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左

移停止，至此机械手完成一个周期的工件搬运工作，其工作过程可分为八步，下降、

夹紧、上升、右移、下降、松开、上升、左移,工作流程图2-1：

原位下降夹紧上升右移

左移上移放松下降