機械手畢業(yè)設(shè)計開題報告

1、簡易小型直角坐標機械手1 機械手1.1 機械手的定義機械手是模仿著人手的動作， 按給定程序、 軌跡和要求實現(xiàn)自動 抓取、搬運或操作的機械裝置。 在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機械手被稱為 “工 業(yè)機械手”。1.2 機械手的作用 生產(chǎn)中應(yīng)用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率； 可 以減輕勞動強度、 保證產(chǎn)品質(zhì)量、 實現(xiàn)安全生產(chǎn)； 尤其在高溫、 高壓、 低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代 替人進行正常的工作， 意義更為重大。 因此，在機械加工、 沖壓、鑄、 鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方 面得到越來越廣泛的應(yīng)用。機械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單， 專

2、用性較強， 僅為某臺機床的 上下料裝置，是附屬于該機床的專用機械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展， 制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復(fù)操作， 使用范圍比較廣的 “程 序控制通用機械手” ，簡稱通用機械手。由于通用機械手能很快地改 變工作程序，適用性較強， 所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生 產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用。1.3 機械手的分類及特點工業(yè)機械手的種類很多， 關(guān)于分類的問題， 目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一 的分類標準，在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等進行分類。機械手可分為專用機械手和通用機械手兩種 :（1）專用機械手 它是附屬于主機的、具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的機械裝 置。專用機械手具有動作少、工作對

3、象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和 造價低等特點， 適用于大批量的自動化生產(chǎn)的自動換刀機械手， 如自 動機床、自動線的上、下料機械手和加工中心。（2）通用機械手它是一種具有獨立控制系統(tǒng)的、 程序可變的、 動作靈活多樣的機 械手。在性能范圍內(nèi)，其動作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場合 使用，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨立的。通用機械手的工作范圍大、定 位精度高、通用性強，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化的 生產(chǎn)。通用機械手按其控制定位的方式不同可分為簡易型和伺服型兩 種:簡易型以“開一關(guān)”式控制定位，只能是點位控制，伺服型可以 是點位的，也可以實現(xiàn)連續(xù)控制， 伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)， 一般的伺

4、服型通用機械手屬于數(shù)控類型。（1）液壓傳動機械手是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點是 抓重可達幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。但對密封 裝置要求嚴格， 不然油的泄漏對機械手的工作性能有很大的影響， 且 不宜在高溫、低溫下工作。若機械手采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)，可實現(xiàn) 連續(xù)軌跡控制， 使機械手的通用性擴大， 但是電液伺服閥的制造精度 高，油液過濾要求嚴格，成本高。（2）氣壓傳動機械手 是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。 其主要特點 是:介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本 低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖 擊大

5、，而且氣源壓力較低，抓重一般在 30 公斤以下，在同樣抓重條 件下它比液壓機械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵 大的環(huán)境中進行工作。（3）機械傳動機械手即由機械傳動機構(gòu) （如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機構(gòu)等 ）驅(qū) 動的機械手。 它是一種附屬于工作主機的專用機械手， 其動力是由工 作機械傳遞的。它的主要特點是運動準確可靠，用于工作主機的上、 下料。動作頻率大，但結(jié)構(gòu)大，動作程序不可變。（4）電力傳動機械手即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機、 直線電機或功率步進電機直接驅(qū)動 執(zhí)行機構(gòu)運動的械手， 因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機構(gòu)， 故機械結(jié)構(gòu)簡單。 其中直線電機機械手的運動速度快和行程長， 維護和使用

6、方便。 此類 機械手目前還不多，但有發(fā)展前途。1.4 機械手的自由度自由度是機械手設(shè)計的主要參數(shù)， 每一個構(gòu)件相對于固定坐標系 所具有的獨立運動稱為自由度。 每一個構(gòu)件相對于固定坐標系最多可 以有六個自由度即沿X,Y,Z三個方向獨立的往復(fù)運動和繞 X,Y,Z軸的 三個獨立的回轉(zhuǎn)運動。按機械手所具有的主運動和輔助運動來分析其自由度。 手臂和立 柱的運動稱為主運動。 因為它能改變被抓取工件的空間位置。 手腕和 手指的運動稱為輔助運動。 因為手腕的運動只能改變被抓取工件的方 位（即姿勢），而手指的夾放動作不能改變工件的位置和方位，故它 不計為自由度數(shù)，其他運動均計為自由度數(shù)。手指可作開合（即夾緊和放

7、松）運動；手腕可作回轉(zhuǎn)、上下和左 右擺動等運動；手臂可做前后伸縮、升降（或上下擺動即仰俯）和回 轉(zhuǎn)運動；立柱橫向移動。也有的機械手整機具有行走機構(gòu)。上述各種運動可根據(jù)機械手的需求來選擇， 設(shè)計機械手時首先要 確定被抓取工件所在的空間位置， 及將工件搬運到規(guī)定的位置時所需 的運動（不包括手指開閉動作） ，在大多數(shù)情況下是少于六個自由度 的，專用機械手只有 2-4個自由度，而通用機械手是 3-6個自由度。自由度數(shù)越多，可以完成的動作越復(fù)雜，通用性越強， 應(yīng)用范圍 也越廣，但是相應(yīng)地帶來了技術(shù)難度大，控制系統(tǒng)和機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 成本高和維修困難。自由度數(shù)少，通用性差，但技術(shù)上容易達到，結(jié) 構(gòu)簡單，使用

8、和維修均方便。1.5 坐標形式1.5.1 直角坐標式其手臂的運動系有由三個直線運動所組成。它的特點是結(jié)構(gòu)簡單，定位精度高，適用于主機位置成行排列的場合。但是由于占地面積大而工作范圍小以及靈活性差，限制了它的使用范圍。1.5.2圓柱坐標式其手臂的運動系由兩個直線運動和一個回轉(zhuǎn)運動所組成（沿 X 軸伸縮，沿Z軸的升降，和繞Z軸的回轉(zhuǎn)），占地面積小而活動范圍 大，結(jié)構(gòu)較簡單，并能達到較高的定位精度，因此應(yīng)用較廣泛。但沿Z軸方向運動的最低位置受到限制，故不能抓取地面上的物件。1.5.3球坐標式其手臂的運動系由一個直線運動和兩個轉(zhuǎn)動所組成（即沿X軸的伸縮，繞Y軸的仰俯和繞Z軸的回轉(zhuǎn)），這種手臂仰俯去抓取

9、地面 上的物件，且常常設(shè)有手腕上下擺動，使其手部保持水平位置或其他 狀態(tài)。這種形式的機械手具有動作靈活，占地面積小而工作范圍大等 特點，它適合于沿伸縮方向向外作業(yè)的傳動形式。 但手臂擺角誤差會 將手部中心誤差放大。圖1.3球坐標式1.5.4關(guān)節(jié)式其手臂的運動類似人的手臂可以作幾個方向的轉(zhuǎn)動。它由大小兩臂和立柱等組成，大小兩臂之間的聯(lián)接為肘關(guān)節(jié)，大臂與立柱之間的 聯(lián)接為肩關(guān)節(jié)，各關(guān)節(jié)均由鉸鏈構(gòu)成以實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，手臂的運動系由三 個回轉(zhuǎn)運動所組成，即大臂的仰俯，小臂的仰俯和大臂的回轉(zhuǎn)。它的 特點是工作范圍大，動作靈活，能抓取靠近機座的物件，并能繞過機 體和工作主機之間的障礙物去抓取物體， 此為其它形式

10、的機械手不可 比擬的優(yōu)點。圖1.4關(guān)節(jié)坐標式1.6驅(qū)動方式機械手的驅(qū)動方式是驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的傳動裝置。 常用的有液 壓傳動、氣壓傳動、電力傳動和機械傳動等四種形式。本設(shè)計的手臂部分用步進電機驅(qū)動，步進電機的驅(qū)動運行要求足 夠功率的電脈沖信號按一定的順序分配到各相繞組。 為了實現(xiàn)這種驅(qū) 動，要求有脈沖分配和功率放大功能的專門驅(qū)動電源，驅(qū)動電源和步進電機是一個有機的整體，步進電機的運行性能是電動機及其驅(qū)動電 源二者配合所反映的綜合效果。環(huán)形分配器的功能是將控制脈沖按規(guī) 定方式分配給步進電機；功率放大器的功能是將環(huán)形分配器的輸出信 號進行放大，以驅(qū)動步進電機。手腕的驅(qū)動有液壓馬達、驅(qū)動電動機、交流

11、伺服電動機、齒輪傳 動等。手部的驅(qū)動有活塞桿驅(qū)動液壓缸、氣壓缸，手指驅(qū)動電磁鐵，真 空吸附式手部的真空泵，真空發(fā)生器等。液壓與氣壓型的驅(qū)動裝置的 形式一般有雙向作用與單相作用活塞桿式兩種。j/ 廠(b)單作用缸常開式圖1.5驅(qū)動裝置(c)單作用缸常閉式(a)雙向作用缸17控制方式有分散式順序控制器、用繼電器組成的步進式順序控制器、常用的邏輯部件及電路有計數(shù)器、 譯碼器與步進器、集成脈沖電 路、顯示裝置、步進電機的控制一一脈沖分配器2機械手的設(shè)計2.1手臂的設(shè)計(1)滾珠絲杠在機械手臂中采用滾珠絲杠，這是因為滾珠絲杠得摩擦力很小且 運動響應(yīng)速度快。由于滾珠絲杠的螺旋槽里放置了許多滾珠， 絲杠在

12、傳動過程中所受的是滾動摩擦力。摩擦力較小，因此傳動效率高，同 時可消除低速運動時的爬行現(xiàn)象； 在裝配時施加一定的預(yù)緊力，可消 除回差。如圖所示， 滾珠絲杠里的滾珠從鋼套管中出來， 進入經(jīng)過研磨的 導(dǎo)槽，轉(zhuǎn)動 2-3 圈以后，返回鋼套管。滾珠絲杠的傳動效率可以達到 90%，所以只需要用極小的驅(qū)動力，并采用較小的驅(qū)動連接件，就能 傳遞運動。 通常使用兩個背靠背的雙螺母對滾珠絲杠進行預(yù)加載， 以 消除絲桿和螺母之間的間隙、提高運動精度。（2） 同步帶傳動 同步帶傳動是綜合了普通帶傳動和鏈傳動優(yōu)點的一種新型傳動。它在帶的工作面及帶輪外周上均制有嚙合齒， 通過帶齒與輪齒作嚙合 傳動。為保證帶和帶輪作無滑

13、差的同步傳動， 其帶采用了承載后無彈 性變形的高強力材料，以保證帶的節(jié)距不變。它具有傳動比準確、傳 動效率高、能吸振、噪聲低、傳動平穩(wěn)、能高速傳動、維修保養(yǎng)方便 等優(yōu)點，使用范圍較廣。缺點是安裝精度要求高、中心距要求嚴格， 具有一定的蠕變性。（3）齒輪齒條傳動通常齒條是固定不動的。 當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動時， 齒輪軸連同拖板沿齒條 方向做直線運動。這樣，齒輪的旋轉(zhuǎn)運動就轉(zhuǎn)換成拖板的直線運動。 拖板是由導(dǎo)桿或?qū)к壷蔚?。該裝置的回差較大。2.1.2 臂部設(shè)計要求 工業(yè)機器人的臂部由大臂、小臂（或多臂）所組成，一般具有2-3 個自由度，即伸縮、回轉(zhuǎn)、仰俯或升降。臂部總質(zhì)量較大，受力 一般較復(fù)雜。在運動時，直接

14、承受腕部、手部和工件的靜、動載荷， 尤其高速運動時將產(chǎn)生較大的慣性力（力矩） ，引起沖擊，影響定位準確性。作用是支撐手部和腕部，改變手部空間位置，部分零件的重 量直接影響著臂部結(jié)構(gòu)的剛度和強度。根據(jù)運動形式，抓取自由度，運動精度要滿足下列要求。1手臂應(yīng)具有足夠的承載能力和剛度 2導(dǎo)向性好3重量和轉(zhuǎn)動 慣量要小4運動要平穩(wěn)、定位精度要高。2.2手腕的設(shè)計 2.2.1手腕的執(zhí)行方式工業(yè)機器人的腕部是連接手部與臂部的部件，起支撐手部的作用。機器人一般具有6個自由度才能使手部達到目標位置和期望姿 態(tài)。為使手部能處于空間任何方向，要求手腕能實現(xiàn)對空間3個坐標 軸X,Y,Z的轉(zhuǎn)動，既具有回轉(zhuǎn)、仰俯、偏轉(zhuǎn)。

15、(1)單自由度手腕有回轉(zhuǎn)、仰俯、偏轉(zhuǎn)、平移四種執(zhí)行方式*ttI(三)三自由度手腕執(zhí)行KJ伸2.3圖 2.2.1 手腕的自由度（2） 兩、三自由度手腕 兩自由度手腕和三自由度手腕主要是用單自由度手腕的這四種 執(zhí)行方式進行排列與組合得到的。形式多種多樣。2.3 手指的執(zhí)行方式( a )內(nèi)撐式( b )外夾式( c )平移外夾式( d )勾托式( e )彈簧式( f )氣吸式( g )磁吸式2.3.2 手掌的執(zhí)行方式 幾種典型的手部結(jié)構(gòu)（ 1）回轉(zhuǎn)型滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)（ 2）筒夾內(nèi)漲式手部結(jié)構(gòu)（ 3）移動型齒輪齒條式手部結(jié)構(gòu)（4）移動型的雙連桿式手部結(jié)構(gòu)2.4 手臂設(shè)計的基本方案2.4.1 執(zhí)行方式

16、的確定滾珠絲杠副242確定傳動形式滾珠絲杠有螺母固定、絲杠轉(zhuǎn)動并移動，絲桿轉(zhuǎn)動、螺母移動,螺母轉(zhuǎn)動、絲杠移動，絲杠固定、螺母轉(zhuǎn)動并移動這四種方式。 本設(shè)計主要考慮用絲桿轉(zhuǎn)動、螺母移動。3單軸驅(qū)動器單軸驅(qū)動器的種類主要涉及絲杠的導(dǎo)程，直徑，和最大有效行程。表3.1 單軸驅(qū)動器的基本參數(shù)TYPE導(dǎo)程（mm）絲杠直徑（mm）最大有效行程（mm）LX201/56136LX262/58217LX305/1010529LX4510/2015497每一種類中有三種形式 標準型蓋板型無支架型LX系列的四大特征1滑塊上設(shè)有定位孔，提高了組裝性能（僅限蓋 板型）2采用精密磨削的滾珠絲杠，施加預(yù)壓實現(xiàn)靜音和高精度。

17、3采用連體式滑塊結(jié)構(gòu)降低了滑臺高度， 最適合省空間設(shè)計。4底座 上設(shè)有2個定位孔，提高了重復(fù)定位性能。LX系列根據(jù)潤滑分為標準潤滑脂低塵潤滑脂帶潤滑裝置MX （標準 潤滑脂）根據(jù)精密度分為高精密級緊密級命名方式是TYPE導(dǎo)程精密級潤滑方式如LX2602PG 單軸驅(qū)動器的構(gòu)成零件 底座（滑軌） 滑塊 馬達支架 支撐側(cè)軸 承座 擋塊 精密滾珠絲杠 （磨削）（ 均有材質(zhì) 表面處理 硬度的要求 規(guī)格表主要描述滑塊數(shù) 馬達附件 有效行程 安裝孔尺寸 有效行程對相同底座總長的不同潤滑方式的單軸驅(qū)動器是不同 的。安裝孔尺寸有A P、B。有效行程L二A+P*（等分數(shù)-1）+B （3.1）其中馬達附件有步進馬達

18、T型、伺服馬達A型, E型、無支架型F 型、無附件型N型，A型的每一型都有自己不同的法蘭規(guī)格，每一型可 選用兩三種不同功率的馬達型號，T 型的每一型都有自己不同的法蘭 規(guī)格，每一型可選用2相，5相，任意角步進的馬達型號。其中F型沒 有附件。其中前兩型有表面處理與附件安裝螺絲的標準要求。 還有傳感器發(fā)訊塊與附件安裝夾具， 它們的構(gòu)成零件與傳感器滑 軌都有適用的標準。對于單軸驅(qū)動器還有精度基準供參考。 單軸驅(qū)動器對不同滑塊數(shù) 的容許靜負載、 靜力矩， 相同底座總長的單軸驅(qū)動器在不同的潤滑方 式的滑塊有不同重量， 相同底座總長的單軸驅(qū)動器對應(yīng)不同潤滑方式 的滑塊有不同的慣性矩，還有相同的LX系列的不

19、同類型對有相同底座 總長的單軸驅(qū)動器的最高轉(zhuǎn)速。 在設(shè)計選型的過程中都要求校核， 不 能超標。4 步進電機的開環(huán)和閉環(huán)控制4.1步進電機的特點主要特點是能實現(xiàn)精確疋位、精確位移，且無積累誤差。這是因 為步進電機運動受輸入脈沖控制， 其位移量是斷續(xù)的，總的位移量嚴 格等于輸入的指令脈沖數(shù)或其平均轉(zhuǎn)速嚴格正比于數(shù)量輸入指令脈 沖的頻率。4.2開環(huán)控制如果能準確控制輸入指令脈沖的數(shù)量或頻率， 就能夠完成精確的 位置與速度控制，無須系統(tǒng)的反饋，形成所謂開環(huán)系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)，由控制器、脈沖分配器、驅(qū)動電路及步進電機四部分組成。hUp7/vww.go-gddqxom圖4.1步進電機的開環(huán)控制8K RAh

20、lY'-片機輸出輸入控制器主要分單片機控制，微機控制，單片機與微機聯(lián)合控制。微機控制主要分串行控制與并行控制。開環(huán)控制的主要特點是速度控制，因為它的精度主要取決于步距 角的精度和負載狀況。所以開環(huán)控制常常采用加減速定位控制方式， 因為步進電機的啟 動頻率要比連續(xù)運行頻率小，所以開環(huán)系統(tǒng)的脈沖指令頻率，只有小于電動機的極限頻率電動機才能成功啟動。如果電機的工作頻率總是 低于極限啟動頻率，當(dāng)然不會失步。但沒有充分發(fā)揮電機的潛力，工 作速度太低。4.3閉環(huán)控制431采用閉環(huán)控制的目的 對于不同的電機或者同一種電機不同的負載， 很難找到通用的加減速 規(guī)律，控制系統(tǒng)是無法預(yù)測和監(jiān)視的。在某些運行

21、速度范圍寬、負載 大小變化頻繁的場合，步進電機很容易失步，使整個系統(tǒng)趨于失控。CW. CLK草-片機發(fā)送脈沖時驅(qū)動擺豈彳蠶因此使提高步進電機的性能指標受到限制。 另外，對于高精度的控制 系統(tǒng)，采用開環(huán)控制往往滿足不了精度的要求。因此，必須在控制回 路中增加反饋環(huán)節(jié)，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。編碼器圖1離環(huán)控制原理示紅曲圖4.2步進電機的閉環(huán)控制4.3.2閉環(huán)控制的原理與優(yōu)點閉環(huán)控制是直接或間接地檢測轉(zhuǎn)子的位置和速度，然后通過反饋 和適當(dāng)?shù)奶幚?，自動給出驅(qū)動的脈沖串。米用閉環(huán)控制，不僅可以獲得更加精確的位置控制和高得多、平穩(wěn)得多的轉(zhuǎn)速，而且可以在步進電機的許多其他領(lǐng)域內(nèi)獲得更大的通用性。它與開環(huán)系統(tǒng)相比

22、多了一個由位置傳感器組成的反饋環(huán)節(jié) 4.3.3 閉環(huán)控制的分類主要用PLC來控制。有核步法、延遲時間法、帶位置傳感器的閉環(huán)控制系統(tǒng)等。4.3.4 PLC 控制的特點為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較， PL（機有以下 特點：可靠性高，抗干擾能力強。工業(yè)生產(chǎn)對控制設(shè)備的可靠性要求：平均故障間隔時間長 故障修復(fù)時間（平均修復(fù)時間）。任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種 1 偶發(fā)性故障。由于 外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、欠電壓、振 動等引起的故障。 2 永久性故障。 由于元器件不可恢復(fù)的破壞而引 起的故障。如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使 PLC在惡 劣環(huán)境中不受影響

23、或能把影響的后果限制在最小范圍，使 PLC在惡 劣條件消失后自動恢復(fù)正常， 這樣就能提高平均故障間隔時間。 。硬件措施：主要模塊均采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路， 大量開關(guān)動作由 無觸點的電子存儲器完成， I/O 系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護和信號 調(diào)理電路。屏蔽一一對電源變壓器、CPU編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、 導(dǎo)磁良好的材料進行屏蔽，以防外界干擾。 濾波對供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如LC或 n型濾波網(wǎng)絡(luò)，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之 間的相互影響。 電源調(diào)整與保護對微處理器這個核心部件所需的 +5V 電源，采用多級濾波，并用集成電壓調(diào)整器進行調(diào)整，以適應(yīng)交流 電網(wǎng)的波動

24、和過電壓、欠電壓的影響。 隔離在微處理器與 I/O 電路之間，采用光電隔離措施， 有效地隔離I/O接口與CPI之間電的聯(lián)系，減少故障和誤動作；各I/O 口之間亦彼此隔離。 采用模塊式結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時修 復(fù)。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工 作；同時也有助于加快查找故障原因。軟件措施：有極強的自檢及保護功能。 故障檢測一一軟件定期地檢測外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、 鋰電池電壓過低及強干擾信號等。以便及時進行處理。 信息保護與恢復(fù)一一當(dāng)偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時，不破壞PLC內(nèi)部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復(fù)正常，繼續(xù)原來的程序 工作。所以，PL（在檢測到故障條

25、件時，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲器， 軟件配合對存儲器進行封閉， 禁止對存儲器的任何操作， 以防存儲 信息被沖掉。 設(shè)置警戒時鐘 WD（T 看門狗）如果程序每循環(huán)執(zhí)行時間 超過了 WD規(guī)定的時間，預(yù)示了程序進入死循環(huán)，立即報警。 加強對程序的檢查和校驗旦程序有錯， 立即報警， 并停止執(zhí)行 對程序及動態(tài)數(shù)據(jù)進行電池后備停電后， 利用后備電池 供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會丟失。通用性強，控制程序可變，使用方便。PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控 制系統(tǒng)， 用戶不必自己再設(shè)計和制作硬件裝置。 用戶在硬件確定以 后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變 PLC 的硬設(shè)備，只

26、需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應(yīng)用于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。功能強，適應(yīng)面廣，現(xiàn)代PL（不僅有邏輯運算、計時、計數(shù)、 順序控制等功能， 還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、 功率驅(qū)動、通信、 人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產(chǎn)機械、一條生 產(chǎn)線，又可控制一個生產(chǎn)過程。編程簡單，容易掌握。目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀， 又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣 技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平， 所以非常容易接受和掌握。 梯形 圖語言的編程元件的符號和表達方式與繼電器控制電路原理圖相 當(dāng)接近。通過閱讀PLC勺用戶手冊或短

27、期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技 術(shù)工很快就能學(xué)會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、 語句表等編程語言。PL（在執(zhí)行梯形圖程序時，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語言然 后執(zhí)行（PLC內(nèi)部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語言編寫的 用戶程序相比， 執(zhí)行梯形圖程序的時間要長一些， 但對于大多數(shù)機 電控制設(shè)備來說，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。 減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計及施工的工作量。由于PL（采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電 器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計安裝接線工作量大 為減少。同時，PLC勺用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，更減少了 現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且，由于PLC勺低故障

28、率及很強的監(jiān)視功能， 模塊化等等，使維修也極為方便。體積小、重量輕、功耗低、維護方便。PL（是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅 固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于 PLC勺強抗干擾能力，易 于裝入設(shè)備內(nèi)部， 是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。 以三菱公司 的F1-40M型 PLC為例：其外型尺寸僅為305x 110X 110mrp重量 2.3kg，功耗小于25VA而且具有很好的抗振、適應(yīng)環(huán)境溫、濕度 變化的能力?，F(xiàn)在三菱公司又有FX系列PLC與其超小型品種F係 列相比：面積為 47%,體積為36%，在系統(tǒng)的配置上既固定又靈活， 輸入輸出可達24128點。5 手部握力的計算 手指

29、握緊工件時所需要的力稱為握力（夾緊力）。握力的大小 與被夾緊的工件的重量、 重心位置以及夾持工件的方位有關(guān)， 我們把握力假想為作用與工件接觸面的對稱平面內(nèi)，并設(shè)兩力大小相 等，方向相反，以N表示。鉗爪式手部握力的計算，必須根據(jù)手指和工件的形狀、手指夾 持工件時的不同的方位進行分析。的王甲n爭屛夾力H-o.tst;W V認陽=1HN 邑嚴Jl宦聶畫”對蟆/e.l圖5.1手指的握力式中N弋表握力，G弋表工件的重力，f代表摩擦系數(shù)，b代表手 指與手掌的關(guān)節(jié)到被抓取物件的重心的距離，？代表手指的張開角度，®代表手指與工件之間的摩擦角。圖中均已水平與垂直兩種方 式作比較。當(dāng)工件重量、手指指形、工件的形狀和加持的方位確定后，即 可借助上表查出握力計算方法，可求出驅(qū)動力的大小。為了考慮工 件在傳送過程中產(chǎn)生的慣性力、 振動以及傳力機構(gòu)效率的影響，其 實際的驅(qū)動力P實應(yīng)按照下式計算：R>=p*Ki*K2/ n (5.1)n 手部的機械效率，一般取