基于plc的工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計

1、摘要論文題目：基于plc的工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要 我們現(xiàn)在主要關(guān)注的內(nèi)容是工作人員的他的工作能力，還有一個就是工人的安全問題。我們之所以要關(guān)注這些東西，主要是因為因為我們國家正在飛快地進(jìn)行現(xiàn)代的工業(yè)技術(shù)的一個發(fā)展，然后我們現(xiàn)在很多東西的自動化程度，特別是工業(yè)方面的自動化程度很高。但是就算技術(shù)在這里我們的生產(chǎn)條件，也就是我們的生產(chǎn)環(huán)境還是沒有達(dá)到相應(yīng)的一個要求的。我們的生產(chǎn)環(huán)境中有很多事情，或者說是沒有注意到的思想能夠威脅道我們的工人的生命安全，或者說能夠影響到我們的生產(chǎn)效率，這一點(diǎn)就很重要。我們現(xiàn)在有了機(jī)器人，這是一項非常好的發(fā)明，因為我們可以使用機(jī)器人去進(jìn)行一些對我們工人來說不太方便能

2、夠進(jìn)行高的一些工程工作中，比如說嗯，冶金業(yè)，化工業(yè)，醫(yī)藥制造和航空航天這一類的。在工業(yè)化的機(jī)器人使用中特別是在制造機(jī)械制造行業(yè)中機(jī)器人的更新?lián)Q代，還有技術(shù)發(fā)展是很快的，而且我們也逐步的開始頻繁的使用機(jī)器人之類的輔助工具。在現(xiàn)階段我們運(yùn)用機(jī)器人，在一些碼頭的裝卸機(jī)床的裝卸，焊接和噴漆還有落錘壓力機(jī)比較多。這是一項能夠大幅度提高生產(chǎn)效率和降低人工成本，并且施工也發(fā)展到機(jī)械化自動化程度的一個方法。機(jī)器人里面內(nèi)置的程序，然后我們在使用的過程中，他就會根據(jù)他的一些程序的反饋，并且是從外面接收到的一些數(shù)據(jù)，能夠按照既定目標(biāo)去實(shí)現(xiàn)他的一個操作。所以對于機(jī)械手進(jìn)行設(shè)計。關(guān) 鍵 詞：機(jī)械手；遠(yuǎn)程控制；plc論文

3、類型：應(yīng)用研究目錄目 錄1緒 論11.1 課題背景11.2 機(jī)械手的定義與分類21.3 機(jī)械手的應(yīng)用及相關(guān)組成21.4 機(jī)械手的發(fā)展趨勢31.4.1.加大在熱加工行業(yè)的應(yīng)用31.4.2.提高機(jī)械手的工作性能31.4.3.發(fā)展新型組合式機(jī)械手31.4.4.開發(fā)具有觀感能力的智能機(jī)械手42可編程控制器PLC52.1 PLC簡介52.2 PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)62.2.1 中央處理器CPU62.2.2存儲器62.2.3 輸入輸出單元72.2.4電源部分82.3 PLC的選型83機(jī)械手系統(tǒng)機(jī)構(gòu)組成93.1 機(jī)械手模型的機(jī)能特性93.2 夾緊機(jī)構(gòu)93.3 軀干93.4 旋轉(zhuǎn)編碼盤104機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計114.

4、1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計114.1.1 PLC梯形圖中的編程元件124.1.2 PLC的I/O分配124.1.3 機(jī)械手控制系統(tǒng)的外部接線圖134.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計134.2.1公用程序144.2.2自動操作程序154.2.3 手動單步操作程序244.2.4 回原位程序294.3 PLC程序的上載和下載334.3.2 PLC程序的下載345設(shè)計總結(jié)355.1 總結(jié)355.2 展望35致 謝36參考文獻(xiàn)37附件：38網(wǎng)絡(luò)學(xué)院畢業(yè)論文獨(dú)創(chuàng)性聲明38畢業(yè)論文知識產(chǎn)權(quán)權(quán)屬聲明38基于PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計1緒 論1.1 課題背景眾所周知的是工業(yè)的生產(chǎn)力的水平是每一個國家都非常重視的一個數(shù)據(jù)，因為這

5、項數(shù)據(jù)是我們在世界范圍內(nèi)評定一個國家發(fā)展速度快慢的一個重要的指標(biāo)。我國現(xiàn)在在經(jīng)濟(jì)中在現(xiàn)在一個非常的速度在向前邁步。但是公認(rèn)的處境不是很好，他們在生產(chǎn)的過程中，生產(chǎn)環(huán)境還是比較惡劣的。現(xiàn)在的情況就是很多工廠，或者說是企業(yè)在生產(chǎn)過程中已經(jīng)開始使用全自動化的一些設(shè)備這樣子的話能夠一方面保證工作人員的安全，另一方面提高生產(chǎn)的效率和精度。然后工人的話，他們只需要鞏固和加強(qiáng)他們的，對于設(shè)備的一些操作的能力就可以了。在各國的工業(yè)制造中，手機(jī)械技術(shù)的英文應(yīng)用最為廣泛的一種技術(shù)，現(xiàn)在的機(jī)器人的適應(yīng)性很強(qiáng)，并且有很高的智能性質(zhì)。他們可以根據(jù)不同的要求做出不同的變化，并且同時可以在生產(chǎn)過程中隨時的錢是制造的情況。根

6、據(jù)監(jiān)視所反饋的一些數(shù)據(jù)來做出相應(yīng)的調(diào)整，這樣的話企業(yè)或者說公司在生產(chǎn)的過程中他們的產(chǎn)品的一個質(zhì)量就可以得到保證，然后再制造的穩(wěn)定性方面也可以得到大幅度的提高。機(jī)器人就是新世紀(jì)的福音，他們?yōu)槲覀儙砹顺叩纳a(chǎn)效率，同時也能保證實(shí)現(xiàn)超高的一個生產(chǎn)的質(zhì)量，這樣來說的話，我們換一個角度來思考機(jī)器人，他們是從另外一個方向，促進(jìn)了社會的現(xiàn)代化，促進(jìn)了社會的發(fā)展。同時在本文中，我們可以關(guān)注到在機(jī)床還有焊接工藝中，我們使用的機(jī)器人也具有各種各樣的功能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)各式各樣的要求。對于機(jī)器人的研究來說，我們需要各個學(xué)科的在研究過程中的相結(jié)合，因為機(jī)器人是一個需要很多不同的知識，才能夠建成的體系。在中國的話，現(xiàn)

7、在已經(jīng)有很多的先進(jìn)的技術(shù)，被運(yùn)用在機(jī)器人的研究中，像比如說電子計算機(jī)，還有一些傳感器之類的技術(shù)。PLC技術(shù)，這是一個在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常能夠聽到的一項技術(shù)，他的意思呢，就是說這項技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)一個對生產(chǎn)的遠(yuǎn)程的，還有一個自動化的一個控制。通過在生產(chǎn)制造的各個環(huán)節(jié)中使用這一項技術(shù)，這將會為我們帶來高質(zhì)量的生產(chǎn)，還有降低工人的工作風(fēng)險，并且能夠與我們實(shí)現(xiàn)一個高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。同時，機(jī)械手可以能夠借助軟件的編程，對不同的生產(chǎn)對象，完成不同的控制，使生產(chǎn)制作的能力加大，在一些高人力行業(yè)，機(jī)器人的應(yīng)用與使用技術(shù)我們大多是用在減少人力和控制方面。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的最大化。這個機(jī)器人在生產(chǎn)過程中已經(jīng)服役了很多年，

8、他在早期的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)一個與加工，然后他有一個非常高的的適應(yīng)性，因為他還是比較簡單的，所以比較便于使用，而且維修成本也不是很高。1.2 機(jī)械手的定義與分類機(jī)械手的英文一種能夠在各種條件下工作的設(shè)備，的它工作主要的英文模仿人手的操作，可以并且通過改變控制程序?qū)崿F(xiàn)不同的操作的多功能機(jī)器。機(jī)械手因其對工業(yè)生產(chǎn)具有積極作用英文而被人們所認(rèn)識，我們國家現(xiàn)在高度的贊賞使用機(jī)器人在生產(chǎn)中這一項舉動，因為在不利條件下。如果我們想要時候這個生產(chǎn)過程達(dá)到完成，而且我們又得保證他的產(chǎn)品的質(zhì)量還算不錯的話，我們就可以使用機(jī)器人這樣子的話不僅了我們能夠保證一個治療，同時還能提高我們的生產(chǎn)效率，舉個特殊的日子，我們?nèi)绻?/p>

9、想要在有放射性污染的地方使用或者想要在一個有著強(qiáng)污染的場合使用，我們就可以通過機(jī)器人來代替人工，所以呢，我們國家現(xiàn)在在研究機(jī)器人，這個方面砸入了，不計其數(shù)的財力和物力。第一個呢，是獨(dú)立機(jī)械手第二個是手動機(jī)械手，第三個的話我們可以把它叫做特殊機(jī)械手。通用機(jī)器人的話，他還有另外一個說法，或者說另外一個名字吧，我們把它叫做獨(dú)立機(jī)器人自主機(jī)器人呢，我們聽這個名字就能知道他沒有必要使用人力去操縱他，并且他也不連接到我們傳統(tǒng)的主機(jī)上。在和工業(yè)和軍事工業(yè)發(fā)展到一定程度的時候呢，我們我們可以開始了解人工機(jī)械手，他后來也慢慢的發(fā)展，到了通信行業(yè)。在對地球外，也就是宇宙中的一些星星或者飲食進(jìn)行探測的時候，我們就可

10、以使用這種機(jī)器人，對于專業(yè)機(jī)械手來說，這就是一樣，在特定的生產(chǎn)過程中，在特定的生產(chǎn)環(huán)節(jié)里我們工廠使用的一種機(jī)械手。向這些機(jī)器人的話，他們一般來說都會連接到一個主機(jī)，然后是由主機(jī)提供服務(wù)的。一般機(jī)器人就是這樣設(shè)計的。1.3 機(jī)械手的應(yīng)用及相關(guān)組成現(xiàn)在對于機(jī)器人，在不同的領(lǐng)域，還有各個方面的使用，我們可以舉兩個簡單的例子。第一個是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，在熱誠心中，也就是我們常說的鍛造行業(yè)機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)一個自動的切割和鑄造。這是我們?nèi)祟惉F(xiàn)在無法做到的事情，這樣的話，我們很明顯的能夠感覺到生產(chǎn)的速度還有能夠得到的產(chǎn)品的質(zhì)量有了很大的提升。第二個例子就是在冷加工的過程中，同樣也是一個鑄造行業(yè)。我們可以發(fā)現(xiàn)工廠中會

11、有前排的機(jī)器人放在那里，他們將被用在產(chǎn)品的制造過程中。對于工廠來說，這些機(jī)器人現(xiàn)在儼然快要成為他們的命脈了。我們還可以發(fā)現(xiàn)，比如說在鐵路上，如果運(yùn)用的話，我們可以實(shí)現(xiàn)一個道路的拆除，或者說是對路況的一個檢測，這樣的話可以減少工人的勞動。我們現(xiàn)在來介紹機(jī)器人的組成，大體上，我們可以知道機(jī)器人分為兩個部分一個是驅(qū)動器，還有一個是驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動器的話是和人體一樣，有手臂和手掌，也就是他們的爪子。值得一提的是，機(jī)器人不受我們?nèi)祟愡@種生理上的限制，他們的手臂能夠達(dá)到完全自由的旋轉(zhuǎn)，折疊，這樣子的話，我們就可以發(fā)現(xiàn)他們其實(shí)比我們更加靈活。它可以捕獲對象。手指的數(shù)量可根據(jù)工作要求設(shè)計。對于他們的核心，也就是我

12、們所說的驅(qū)動系統(tǒng)，這是一項維持機(jī)器人，能夠進(jìn)行生產(chǎn)的一個重要的機(jī)構(gòu)，我們普遍的使用的是店里，還有氣動，當(dāng)然了除了這些驅(qū)動方法之外，我們還可以發(fā)現(xiàn)，有的工廠在機(jī)選的選用上，使用了一些別的技術(shù)舉兩個例子，一個是使用了液壓，另外一個是使用的機(jī)械驅(qū)動。對于機(jī)器人的大腦，也就是控制系統(tǒng)來說，他們能夠?qū)崿F(xiàn)的，就是類似于電腦的CPU就是對一個數(shù)據(jù)的處理。我們本文在對于機(jī)器人的控制系統(tǒng)上，我們主要是介紹了一個P L C技術(shù)這項系統(tǒng)有著很強(qiáng)的適應(yīng)能力，他能夠完成自己的一個超強(qiáng)的適應(yīng)性，也就是說他很可靠，而且他還具有一個比較容易編程還有弄懂的一個特點(diǎn)，我們在使用它進(jìn)行控制的環(huán)節(jié)里，一般來說，我們也要弄懂這個機(jī)器人

13、他的工作的所使用的一些算法。然后對于一些較為復(fù)雜的產(chǎn)品的生產(chǎn)中，我們可以使用一個計算機(jī)系統(tǒng)讓你來進(jìn)行輔助的設(shè)計。1.4 機(jī)械手的發(fā)展趨勢隨著社會的不斷進(jìn)步，技術(shù)各種不斷也在完善的機(jī)械手技術(shù)的性能也在不斷的提高，目前，手機(jī)械發(fā)展的方向主要有以下幾個方面：1.4.1.加大在熱加工行業(yè)的應(yīng)用由于其高工作溫度和工作環(huán)境，熱工業(yè)是復(fù)雜的。該行業(yè)在生產(chǎn)過程中受到了挫折，然而，如果我們使用了機(jī)械手的技術(shù)，我們就能在這些環(huán)節(jié)中的鍛造，焊接，熱處理等加工中，實(shí)現(xiàn)一個非常好的有成效的操作，當(dāng)然了隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)行很多機(jī)器人將投入使用。1.4.2.提高機(jī)械手的工作性能如今，市場的機(jī)械手性能優(yōu)劣不一，價格不平等，服

14、務(wù)質(zhì)量直接影響生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。速度和穩(wěn)定性是對于機(jī)械手性能的判定的重要指標(biāo)。1.4.3.發(fā)展新型組合式機(jī)械手對于行業(yè)的長期發(fā)展：更好的發(fā)展和強(qiáng)大的機(jī)器人擴(kuò)張是，更好的前景。然而，這種機(jī)器人的生產(chǎn)成本過高，從而使推廣這種機(jī)器人是有限的。而特殊的機(jī)器人很便宜。然而，它的適用性比設(shè)備齊全的機(jī)器人的低得多。為了擴(kuò)展機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域并更好地發(fā)展，組合機(jī)械手將是一個很有前景的機(jī)器人。組合的操縱器可以基本上根據(jù)工業(yè)的實(shí)際需要組合操縱器的基本部件以完成工業(yè)生產(chǎn)。1.4.4.開發(fā)具有觀感能力的智能機(jī)械手 在某些要依靠手動判斷的情況下，例如事故，障礙和不斷變化的情況，傳統(tǒng)的機(jī)器人沒有辦法去代替人工。這樣的話，我

15、們必須對機(jī)械手發(fā)出高一級的需求，具有感官能力的智能機(jī)械手可以很好地解決這種情況。這種類型的機(jī)器人用于一些精確的操作方面，有著不錯發(fā)展前景。2可編程控制器PLC2.1 PLC簡介可編程邏輯控制器（PLC）在20世紀(jì)60年代被提出來取代繼電器控制器。半個世紀(jì)之后，他們發(fā)展沉淀，SPS的范圍不斷擴(kuò)大。與此同時，數(shù)字時代來臨，信息技術(shù)的快速發(fā)展推動了各個行業(yè)去實(shí)現(xiàn)自動化。其強(qiáng)大的開關(guān)控制和邏輯控制使其在現(xiàn)代工業(yè)中的作用變得越來越重要。PLC誕生于汽車行業(yè)的發(fā)展。在汽車工業(yè)的早期自動化過程中，繼電器是一個在控制方面使用的器械。他有兩個缺點(diǎn)，第一個是繼電器的控制非常的復(fù)雜，如果他們有了故障，這將是件非常難

16、受的事情，因為很難進(jìn)行維護(hù)。第二個呢，就是因為他的效率不是很高，在汽車已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)高度的自動化的過程中，最累的控制器已經(jīng)于所匹配的汽車技術(shù)相脫節(jié)，她不在能夠適應(yīng)汽車行業(yè)發(fā)展需要，所以呢，我們就迎來了PLC技術(shù)的一個發(fā)展的高速時期。PLC的計算能力很強(qiáng)。人們首先在PLC中編寫邏輯控制程序。PLC連續(xù)地將特定電信號發(fā)送到相應(yīng)的輸出端子。電信號控制外部電路的接通/斷開，從而逐漸完成預(yù)期的移動命令。在逐步掃描時，計數(shù)器記錄的步驟相應(yīng)的數(shù)字。PLC完成掃描所花費(fèi)的時間是掃描時間。世界上第一臺PLC在1969年誕生于美國。今天，美國和歐盟主要生產(chǎn)大型PLC。日本和德國主要生產(chǎn)中小型PLC。中國在這方面還需

17、要加油，到現(xiàn)在為止我們還沒有掌握什么像樣的技術(shù)，而中國獨(dú)立于PLC的道路仍然充滿挑戰(zhàn)。到現(xiàn)在為止，我們已經(jīng)經(jīng)歷了很長一段時間的工業(yè)的自動化的路程，所以我們可以發(fā)現(xiàn)這一個控制系統(tǒng)在我們的日常生活中，在生活中的各個方面，已經(jīng)得到了很多很廣泛的應(yīng)用。那么我們用他們的原因是因為他們的計算速度是相當(dāng)快的，而且相比于其他的一些控制起來說，他們的體積很小很輕巧，而現(xiàn)在的這個，相比于很早的時候剛興起的這個控制器來說，我們可以發(fā)現(xiàn)他以前多了很多新的功能，比如說我們可以通過網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)他的一個交互功能。中國在這方面仍然充滿了信心，因為我們其實(shí)比西方的那些國家起步晚了很長時間。但是我們在近年來的研究過程中有了相當(dāng)快速

18、的進(jìn)展。所以我們也能夠知道這樣的一個控制系統(tǒng)，他有著他自己的智能化的特點(diǎn)，也是一個在該領(lǐng)域的主流的使用的一個東西。PLC具有高可靠性和穩(wěn)定的控制系統(tǒng)。并且，它在半個世紀(jì)一個功能完善的發(fā)展和總結(jié)中，逐步的取得并具有較高的適應(yīng)能力。PLC的編程，和別的編程比起來，大大的減少了系統(tǒng)設(shè)計周期，使維護(hù)變成簡單容易的樣子。PLC的眾多功能模塊大大豐富了PLC的控制面板，可以滿足不同條件下的控制要求。2.2 PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。該組由CPU，存儲器，輸入/輸出接口和電源組成。圖2-1 PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.2.1 中央處理器CPU中央處理器相當(dāng)于人的大腦，我們可以知道的是它存在于在系統(tǒng)

19、的中央的一個位置。CPU能夠接收輸入單元的信號，識別和處理信號，并且將電信號施加到輸出單元以實(shí)現(xiàn)輸入和輸出的協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)。CPU可以識別自己的信息，檢測錯誤消息并警告提醒。當(dāng)伙伴PLC運(yùn)行時，它可以控制系統(tǒng)掃描，執(zhí)行適當(dāng)?shù)挠嬎愫瓦壿嬤\(yùn)算，并以循環(huán)掃描模式控制輸出。CPU是逐步讀取器，掃描每個步驟。如果當(dāng)前的步驟完成時，信息將在存儲區(qū)域被傳遞。控制輸出端信號的產(chǎn)生。每在一個固定的掃毛周期內(nèi)，CPU都重復(fù)進(jìn)行著相同的動作。2.2.2存儲器控制器和電腦一樣，他也具有一個儲存的功能，然后我和電腦很相似的一點(diǎn)是呢，他也氛圍就是一個系統(tǒng)的儲存區(qū)，也就是類似于電腦的內(nèi)存還有的一個就是用戶的程序的一個儲存區(qū)，就相

20、當(dāng)于電腦的一個外存，然后呢。我們可以把相應(yīng)的數(shù)據(jù)啊程序啊，還有一些變量都儲存在這些儲存器里面。2.2.3 輸入輸出單元對于那些能夠?qū)崿F(xiàn)輸入還有輸出高的那些單元來說他們的原理我們就不在此贅述了，因為他們的溝通的方式和三極管很相似，我們具體的就可以參考三極管。源極和漏極輸入如圖2-2所示。圖2-2 PLC漏形輸入和源形輸入接線輸入和流出的原理易得。下面我們具體的解釋一下輸出單元是什么。他其實(shí)就是一個端口用來給外部的電路來傳達(dá)一個信號。然而，通常，由于其負(fù)載容量，繼電器輸出更有效。圖2-3給出了2種不一樣的輸出模式。圖2-3PLC漏形輸出和源形輸出接線當(dāng)輸出泄漏，電流從外部流進(jìn)，到達(dá)端子。這時候公共

21、端連接到24V。然而，如果輸出是晶閘管的輸出，則正負(fù)交流電源對輸出沒有影響?？梢宰杂蛇x擇。2.2.4電源部分必須為PLC操作供電。通過直流電源的高低電平，這樣來我們就可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)閉合和斷開的控制，從而PLC必須在運(yùn)行期間被提供受控的穩(wěn)定的直流電流。2.3 PLC的選型PLC型號眾多，在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計和應(yīng)用的時候，如何準(zhǔn)確的選擇尤為重要。在PLC的選型時候，可從以下幾個方面進(jìn)行。首先確定進(jìn)入和退出點(diǎn)的數(shù)量。我們可以舉出三菱FX系列PLC的一個例子：輸入和輸出點(diǎn)有10點(diǎn)，14點(diǎn)，20點(diǎn)，30點(diǎn)，32點(diǎn)，64點(diǎn)等。選擇PLC時，第一個我們就必須要能夠確定輸入點(diǎn)和輸出控制器。確定基本選擇方向的點(diǎn)數(shù)。并且

22、，輸入和輸出應(yīng)該保留大約10的接觸總數(shù)作為準(zhǔn)備點(diǎn)這點(diǎn)值得注意。其次，我們要有足夠的能力取選擇恰當(dāng)?shù)碾娫搭愋鸵詽M足設(shè)計要求。第三，了解輸出信號的性質(zhì)。PLC輸出類型分為三種：一是繼電器的輸出，二是晶體管的輸出，三是晶閘管的輸出。繼電器的輸出模式具有大的輸出頻率，這還蠻多見的。一般的我們能見到的系統(tǒng)中，該語音模式可以適應(yīng)給定的輸出信號。晶閘管的輸出模式與用于信號輸出的繼電器輸出進(jìn)行比較，具有快速信號變化頻率。但是，輸出功率為低和支撐功率低?？偟膩碚f，在我們對PLC進(jìn)行選擇的時候，我們要根據(jù)我們的真實(shí)情況，然后實(shí)施宏觀的分析和比較，這樣才能選擇最合適的PLC，從而減少麻煩。3機(jī)械手系統(tǒng)機(jī)構(gòu)組成3.1

23、 機(jī)械手模型的機(jī)能特性我們生活的空間是一個3d的空間，任何物體所在的位置都這樣的話，我們來確定物體的位置就很方便了，我們可以通過位置坐標(biāo)，還有一個位置方向來確定。機(jī)械手，是我們用來替換人力資源的一個工具。他們是否靈活，就與我們成人使用的多少還有產(chǎn)品的質(zhì)量有很大關(guān)聯(lián)。3.2 夾緊機(jī)構(gòu)當(dāng)我們需要去選去夾持的時候，我們就可以用到這個夾緊機(jī)構(gòu)，我們不但要是這個機(jī)器人有一個對物體的很精確的判斷還有一個很靈敏的感應(yīng)，我們同時還要應(yīng)該考慮我們需要家吃的這個物體的狀態(tài)。比如說它的形狀大小還有種了溫度這類的同時，我們也能在平常的生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)我們需要對這個手抓進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計，是他不至于損壞，或者說在特殊情況下不產(chǎn)生

24、一些奇怪的情況。就像電影里，我們我們能看到的那樣機(jī)器人的機(jī)械手有不同的形狀，這主要是因為它的功能需求來區(qū)分的有的呢，甚至可以在他的機(jī)械手上安裝一些能夠?qū)崿F(xiàn)傳感功能的小機(jī)構(gòu)，同時我們還能看到有一些很經(jīng)典的比如說電磁吸盤。機(jī)器人的機(jī)械手上面的加持設(shè)備在現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)中得到了非常廣泛的應(yīng)用。他們和傳統(tǒng)的那些只有兩個手指頭的手柄來說是不一樣的。他們比那些高級得多，現(xiàn)在我們是用這個控制設(shè)備來控制他的打開和關(guān)閉的，我們有了很多的電機(jī)和限位開關(guān)安裝在他們上面。3.3 軀干軀干主要由底盤和手臂構(gòu)成。直流電機(jī)，旋轉(zhuǎn)編碼盤，還有限位開關(guān)可以構(gòu)成機(jī)器人的底盤，還有手臂。臂用來使爪連接完畢和實(shí)現(xiàn)承載功能。它通過PLC

25、來控制電機(jī)運(yùn)行，以控制螺桿和螺母的運(yùn)動。并且，我們使用限位開關(guān)，這樣就可以限制這些運(yùn)動，以確保運(yùn)動的精確和高效。3.4 旋轉(zhuǎn)編碼盤旋轉(zhuǎn)編碼盤的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-1所示。圖3-1旋轉(zhuǎn)編碼盤機(jī)器人的手爪每3度的旋轉(zhuǎn)之后就發(fā)送一次信號。只要在PLC的程序計數(shù)器中更改了值，就能實(shí)現(xiàn)各個角度旋轉(zhuǎn)。該結(jié)構(gòu)中使用的設(shè)備如表3-1所示。表3-1 設(shè)計選用器材 名稱型號或規(guī)格數(shù)量名稱型號或規(guī)格數(shù)量PLCFX1N-60MR1限位開關(guān)LX19-1118電磁閥VF31301轉(zhuǎn)換開關(guān)LW6-51按鈕LA10-1H13熔斷器RC1A-30/152連接導(dǎo)線若干4機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計4.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計我們設(shè)計的機(jī)器人的機(jī)

26、械手，應(yīng)該能夠遵循我們所想表達(dá)的能力，比如說能夠?qū)崿F(xiàn)手動控制和自動控制兩種控制的手法，并且同時我們也需要他們能夠簡潔易懂的對我們做出系統(tǒng)正在做什么的解釋。系統(tǒng)控制面板如圖4-1所示。通過旋鈕，可以控制機(jī)器人的手動和自動。如果控制開關(guān)設(shè)置為手動，則機(jī)器人的每一步都必須按相應(yīng)的操作按鈕才能到達(dá)。當(dāng)控制如果開關(guān)設(shè)置為自動，則機(jī)器人可以連續(xù)循環(huán)完成每個步驟。當(dāng)我們把開關(guān)調(diào)到原點(diǎn)的時候，機(jī)器人自動進(jìn)入待機(jī)模式。上升回原位停止啟動底盤順轉(zhuǎn)手順轉(zhuǎn)夾緊下降前進(jìn)后退放松底盤反轉(zhuǎn)手反轉(zhuǎn)手動自動回原位圖4-1 控制面板圖4.1.1 PLC梯形圖中的編程元件本設(shè)計采用FX1N-60MR系列PLC，其內(nèi)部元件如表4-1

27、所示。表4-1 內(nèi)部元件表名稱點(diǎn)數(shù)或用途名稱點(diǎn)數(shù)或用途輸入繼電器(X)36點(diǎn) 數(shù)據(jù)寄存器(D)存儲數(shù)據(jù)輸出繼電器(Y)24點(diǎn)特殊繼電器M8000運(yùn)行監(jiān)控輔助繼電器(M)384點(diǎn)特殊繼電器M8002初始化脈沖狀態(tài)繼電器(S)1000點(diǎn)特殊繼電器M8005電池異常報警定時器(T)256點(diǎn)特殊繼電器M801110ms時鐘脈沖計數(shù)器(C)計數(shù)特殊繼電器M80121s時鐘脈沖特殊繼電器M8013100ms時鐘脈沖特殊繼電器M801460s時鐘脈沖4.1.2 PLC的I/O分配機(jī)械手的PLC輸入、輸出分配如表4-2所示。表4-2 I/O分配表輸入信號輸出信號手動SAX0上升/下降步進(jìn)電機(jī)YA0Y0回原位S

28、AX1YA1Y1連續(xù)SAX2YA2Y2回原位SB1X3前進(jìn)/后退步進(jìn)電機(jī)YA3Y3啟動SB2X4YA4Y4停止SB3X5YA5Y5下降SB4X6夾緊YA6Y6上升SB5X7手順轉(zhuǎn)YA 7Y7夾緊SB6X10手逆轉(zhuǎn)YA 8Y10松開SB7X11底盤順轉(zhuǎn)YA 9Y11手順轉(zhuǎn)SB8X12底盤逆轉(zhuǎn)YA10Y12手逆轉(zhuǎn)SB9X13底盤順轉(zhuǎn)SB10X14底盤逆轉(zhuǎn)SB11X15下限位SQ1X16上限位SQ2X17前限位SQ3X20續(xù)表4-2輸入信號后限位SQ4X21底盤順限位SQ5X22底盤逆限位SQ6X23手順限位SQ7X24手逆限位SQ8X25底旋轉(zhuǎn)脈沖X26前行SB12X30后退SB13X314.1.

29、3 機(jī)械手控制系統(tǒng)的外部接線圖PLC外部接線示意圖如圖4-2所示圖4-2PLC外部電氣接線 4.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計機(jī)器人機(jī)械手的由幾個主要的部分組成，他們分別是公用的程序、手動的程序、自動的程序還有回原位程序，它的結(jié)構(gòu)，如圖4-3。自動程序通常來說是以相同的順序，這樣來組織一步運(yùn)動程序，同時還有無限運(yùn)動程序。在該設(shè)計中我們經(jīng)常運(yùn)用的是條件分支指令CJ，通過使用它我們可以跳轉(zhuǎn)到程序并從指針標(biāo)簽PX執(zhí)行下一個程序，從而減少不必要的執(zhí)行時間。當(dāng)PLC得到命令“手動”模式時，PLC執(zhí)行該公用的程序這樣就能夠激活跳轉(zhuǎn)指令，然后直接跳轉(zhuǎn)到“手動程序”，同時并執(zhí)行它。當(dāng)PLC執(zhí)行“自動”操作模式時，PLC

30、只會去運(yùn)行該公用的程序。 圖4-3 程序結(jié)構(gòu)圖4.2.1公用程序該公用程序如圖4-4。ZRST是一個完整的復(fù)位命令，可以復(fù)位所有繼電器。圖4-4 公用程序梯形圖4.2.2自動操作程序運(yùn)行狀態(tài)S1的時候，我們可以先將在初始位置的機(jī)械手按一下他的X4鍵啟動。然后他的狀態(tài)就會變成S2在這個時間S1就會達(dá)到一個復(fù)位的狀態(tài)，然后我們可以旋轉(zhuǎn)Y7和X24這個時候狀態(tài)就會變成S3然后我們可以發(fā)現(xiàn)他們就完成了一個叫做Y二和X16的動作。然后我們可以發(fā)現(xiàn)狀態(tài)會從S4發(fā)生變化，這樣的話，Y6將會有1秒鐘的時間來去提升，然后我們將T0接通動作會上升到為零，然后跳轉(zhuǎn)到S5，使終止動作上升到Y(jié)0并上升到極限并打開X17

31、;在這個時候，州跳到S6，以便退出到Y(jié)4的行動退休;在撤退到極限后，國家跳了起來。繼續(xù)使用S9，以便減少關(guān)閉操作。之后，限制下降到極限是，X16被打開，電磁關(guān)閉停止共享。電磁鐵的電磁力的消失需要足夠的延遲時間。后的1秒的延遲打開T1，那么狀態(tài)進(jìn)入S13，并開始所述回縮動作結(jié)束。退回到極限后，X21打開然后跳到S14。打開X21以完成外殼并返回初始狀態(tài)以準(zhǔn)備第二個循環(huán)。 16 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 圖4-5功能流程圖對于自動操作的程序的解釋：像圖4-6中示出的那樣。 圖4-6 自動操作程序梯形圖4.2.3 手動單步操作程序接下來給出對手動操作程序的解釋：當(dāng)執(zhí)行手動操作時，機(jī)器人在每次按下

32、鍵時執(zhí)行相應(yīng)的操作。手動程序的流程圖如圖4-7所示。 圖4-7 手動操作程序梯形圖4.2.4 回原位程序返回主要位置：在系統(tǒng)即將返回主頁的時候，請按X3來打開M3。機(jī)器人被釋放并開始上升。X17在達(dá)到極限后打開，機(jī)器人將執(zhí)行此操作。執(zhí)行向后操作以達(dá)到反向限制。當(dāng)X21打開時，機(jī)器人停止操作并重置M3。主過程如圖4-8所示。圖4-8 回原位操作程序4.3 PLC程序的上載和下載4.3.1 PLC程序的上載程序上載是指上載編輯后的PLC程序以便在計算機(jī)上使用。操作是如下：1.使用通信電纜連接計算機(jī)和PLC之間的通信接口。2.使用計算機(jī)設(shè)置端口以與PLC通信。3.單擊“PLC”菜單中的“傳送”，然后

33、單擊“傳送”菜單中的“讀取”。系統(tǒng)彈出如圖4-10所示的對話框。選擇要使用的PLC型號后，單擊“確定”。您正在編寫的程序可以上傳到您的計算機(jī)。 圖4-10 PLC類型設(shè)置對話框4.3.2 PLC程序的下載程序下載是下載用于PLC的計算機(jī)編寫的控制程序。步驟1和2是相同的程序的步驟1/2。第3步是：打開PLC控制面板“STOP”。使用RAM或存儲卡時，禁用寫保護(hù)。單擊“PLC”菜單中的“傳送”，然后單擊“傳送”菜單中的“寫入”，調(diào)出如圖4-11所示的對話框。選擇“范圍設(shè)置”可縮短PLC寫入時間。 圖4-11 程序?qū)懭雽υ捒?設(shè)計總結(jié)5.1 總結(jié)我們本次的設(shè)計的目的是為了讓大家能夠?qū)C(jī)器人機(jī)械手的

34、組成，還有它的應(yīng)用的方面得到一個比較廣闊的了解，然后同時也能讓大家了解到這個機(jī)器人還有他的機(jī)械手，對于我們的工業(yè)化發(fā)展的做出的貢獻(xiàn)，然后本論文主要的內(nèi)容是向我們討論了，并且述明了了PLC這個控制系統(tǒng)。結(jié)論如下。PLC有一個接線方式叫做軟接線方式，通過這個方式呢，我們可以對于機(jī)器人機(jī)械手的活動進(jìn)行控制，然后這個接線方式能夠保證機(jī)械手有一個比較高的穩(wěn)定性和靈活性。機(jī)器人的操作需要的相互作用的部件，組件和正確的控制程序的有用的組合是機(jī)器人移動系統(tǒng)的基礎(chǔ)。旋轉(zhuǎn)編碼盤是機(jī)器人用來確定其自身所處位置的重要結(jié)構(gòu)。隨著操縱器的應(yīng)用程序發(fā)生變化，底盤必須旋轉(zhuǎn)的角度也會發(fā)生變化。此時，可以通過改變PLC中的計數(shù)器

35、值來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的新位置的位置。5.2 展望由這種設(shè)計設(shè)計的機(jī)械手只有三個自由度。對于一些復(fù)雜的操作，如果需要更多的自由，那么這就是不夠的，無法以此滿足設(shè)計要求。它是必要同時使用多個機(jī)器人或機(jī)器人控制系統(tǒng)具有多個自由度用于控制器的設(shè)計。PLC控制的機(jī)械手由于其多功能性，可以使用在一些大型工廠亦或者是小型控制系統(tǒng)中。在可以預(yù)期的未來里，新技術(shù)變代發(fā)展很快，機(jī)器人的作用和控制系統(tǒng)將逐漸發(fā)生變革性改變。其他新型控制機(jī)器人也會在工業(yè)的生產(chǎn)工作中大放異彩。而我們公認(rèn)的發(fā)展方向是更加的智能和更加的靈活。40致謝致 謝時光飛逝，轉(zhuǎn)眼之間就到了畢業(yè)的時間。在學(xué)校的生活馬上就要接近尾聲了，兩年半的求學(xué)經(jīng)歷過得如此

36、之快，剛?cè)雽W(xué)時的惜懂無知仿佛還在眼前，回首過往，自己也曾體驗了包含酸甜苦辣的青春歲月。初寫論文時的無助與茫然，這些都一遍遍地呈現(xiàn)在了我的腦海里，兩年半來的每一次經(jīng)歷與成長，都將成為我人生的寶貴財富。通過自己一步一個腳印地走來，確實(shí)看到了自己地進(jìn)步成長，這還要?dú)w功于很多人的幫助，要感謝的人有很多很多。首先，特別感謝我的導(dǎo)師。三年來，是在老師的諄諄教導(dǎo)之下，我才取得了一步步成長。剛開始邁入學(xué)校生活時，我是那樣的迷茫和束手無策，是在老師不辭勞苦地悉心指導(dǎo)下，我才撥開了迷霧，找到了前進(jìn)地目標(biāo)和方向。兩年半年間，您的滿腹才華和一絲不茍地科研精神一直引導(dǎo)著我，在您的指導(dǎo)下，我不僅學(xué)到了扎實(shí)的學(xué)科知識，掌握了科研的基本恩路與方法，更是樹立了良好的人生觀和價值觀。感謝老師的無私奉獻(xiàn)及諄諄教導(dǎo)，感謝您對我學(xué)業(yè)及生活的密切關(guān)懷和嚴(yán)格的要求，您永遠(yuǎn)是我前進(jìn)道路上的燈塔。最后，我要鄭重地感謝一直以來給與我鼓勵和支持地我的家人，你們的關(guān)愛和支持是我強(qiáng)大的后盾，你們的辛勤付出讓我得以走到今天，今后我一定更加努力地學(xué)習(xí)工作。青春無悔，未來待續(xù)，這意味著一個結(jié)束，但也是一個嶄新的開始。再次感謝所有在我成長道路上給與幫助的人們，謝謝你們!參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 吳明亮，蔡夕忠