三自由度機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計論文

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1、 三自由度機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計 摘 要 本文簡要介紹了機械手的概念，機械手的組成和分類，國內(nèi)外的發(fā)展狀況及發(fā)展前景。 本文對機械手進行總體方案設(shè)計，結(jié)合生產(chǎn)實際及理論確定了機械手的結(jié)構(gòu)及動作過程，坐標型式和自由度數(shù)，并列出了機械手的技術(shù)參數(shù)。 設(shè)計出了機械手的驅(qū)動方案、控制方案，在進行控制方案的選取時進行了不同方案的優(yōu)缺點的對比，最后確定了具體的控制方案。在進行機械手控制器件的選取時，對控制器件選擇進行了詳細的分析，如對步進電機參數(shù)的具體選取。最后介紹了利用可編程序控制器對機械手進行控制，同時敘述了可編程序控制器選取原則及工作過程，并繪制出了可編程序控制器外部接線圖。在用可編程序

2、控制器控制時分為手動和自動兩種工作方式，并繪制了自動工作方式的順序功能圖。 關(guān)鍵詞 機械手的概念，機械手控制器件，可編程序控制器（PLC） ThREE DEGREES OF FREEDOM MANIPULATOR DESIGN ABSTRACT This paper introduces the concept of robot, robot the composition and classification of domestic and international developments and prospects. In

3、this paper, an overall robot design, combined with production practice and theory to determine the structure of the manipulator and the action process, coordinate types and degrees of freedom, and lists the technical parameters of the manipulator. Designed a manipulator-driven program, control prog

4、ram, control program during the selection of different options when comparing the advantages and disadvantages, and finally determine the specific control program. Manipulator control device during the selection, the control device on a detailed analysis of options, such as the specific selection st

5、ep motor parameters. Finally, the use of programmable logic controller to control the manipulator, taking account of the principles of PLC and process of selection, and draws out the external wiring diagram of PLC. Programmable Logic Controller in use when the work is divided into two kinds of manua

6、l and automatic mode, and the mapping of the automatic work order function map. KEYWORDS The concept of robot, robot control devices, programmable logic controller 目 錄 中文摘要................................................1 英文摘要................................................

7、2 一、引言 1.1簡要介紹機械手的概念...........................4 1.2機械手的組成和分類.............................5 1.2.1機械手的組成...............................5 1.2.2機械手的分類...............................5 1.3國內(nèi)外發(fā)展狀況.................................6 二、三軸自由度機械手的結(jié)構(gòu)及動作過程....................7

8、 2.1機械手的結(jié)構(gòu)....................................7 2.2機械手的動作過程.............................. 8 2.3機械手的驅(qū)動方案設(shè)計.......................... 9 2.4機械手的控制方案設(shè)計.......................... 9 2.5機械手的座標型式與自由度...................... 10 2.6機械手的技術(shù)參數(shù)列表.......................... 11 三、控

9、制器件選型....................................... 11 3.1步進電機及其驅(qū)動器選擇............................ 11 3.2直流電機及其驅(qū)動器選擇........................ 12 3.3旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇.............................. 14 四、機械手的PLC控制設(shè)計...............................15 5.1可編程序控制器的選擇.......................... 15 5.2可編程序控制器的工

10、作過程...................... 16 總結(jié).................................................. 19 致謝.................................................. 20 參考文獻...............................................20 附錄..................................................21 一、 引言 隨著社會生產(chǎn)不斷進步和人們生活節(jié)奏不斷加快，人們對生產(chǎn)效

11、率也不斷提出新要求。由于微電子技術(shù)和計算軟、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的不斷完善，使機械手技術(shù)快速發(fā)展，其中氣動機械手系統(tǒng)由于其介質(zhì)來源簡便以及不污染環(huán)境、組件價格低廉、維修方便和系統(tǒng)安全可靠等特點，已滲透到工業(yè)領(lǐng)域的各個部門，在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位。本文講述的氣動機械手有氣控機械手、XY軸絲杠組、轉(zhuǎn)盤機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)基座等機械部分組成。主要作用是完成機械部件的搬運工作，能放置在各種不同的生產(chǎn)線或物流流水線中，使零件搬運、貨物運輸更快捷、便利。 隨著工業(yè)自動化程度的提高，機械手的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。機械手能模擬人的手臂的部分動作，按預(yù)定的程序、軌跡及其它要求，實現(xiàn)抓取、搬運工件或操縱工具。機械

12、手可以代替很多重復(fù)性的體力勞動，從而減輕工人的勞動強度、提高生產(chǎn)效率。 1.1機械手概述 機械手也被稱為自動手能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。隨著工業(yè)機械化和自動化的發(fā)展以及氣動技術(shù)自身的一些優(yōu)點，氣動機械手已經(jīng)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動化的各個行業(yè)。 機械手實例 1.2機械手的組成和分類 1.2.1機械手的組成 機械手主要由手部、運動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的

13、部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機械手設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機械手有2～3個自由度。 1.2.2機械手的分類 機械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分

14、為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。機械手一般分為三類：第一類是不需要人工操作的通用機械手。它是一種獨立的不附屬于某一主機的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項規(guī)定的操作。它的特點是具備普通機械的性能之外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。第二類是需要人工才做的，稱為操作機。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號操作機來進行探測月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。第三類是用專用機械手，主要附屬于自動機床或自動線上，用以解決機床上下料和工件送。這種機械手在國外稱為“Mechanical Hand”，它是為主機服務(wù)的，由主機驅(qū)動；除少數(shù)以

15、外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。在國外，目前主要是搞第一類通用機械手，國外稱為機器人 1.3 國內(nèi)外發(fā)展狀況 機械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。它的結(jié)構(gòu)是：機體上安裝一個回轉(zhuǎn)長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。 1962年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。商名為Unimate（即萬能自動）。運動系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲裝置。不少球坐標通用機械手就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司,專門生產(chǎn)工業(yè)機械

16、手。 1962年美國機械制造公司也實驗成功一種叫Vewrsatran機械手。該機械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降采用液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外工業(yè)機械手發(fā)展的基礎(chǔ)。 1978年美國Unimate公司和斯坦福大學，麻省理工學院聯(lián)合研制一種Unimate-Vicarm型工業(yè)機械手，裝有小型電子計算機進行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差小于1毫米。聯(lián)邦德國機械制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機械手，主要用于起重運輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。 聯(lián)邦德國KnKa公司還生產(chǎn)一種點焊機械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。日本是工業(yè)機械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自1

17、969年從美國引進兩種機械手后大力從事機械手的研究。前蘇聯(lián)自六十年代開始發(fā)展應(yīng)用機械手，至1977年底，其中一半是國產(chǎn)，一半是進口。 目前，工業(yè)機械手大部分還屬于第一代，主要依靠工人進行控制；改進的方向主要是降低成本和提高精度。第二代機械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計算控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，是機械手具有感覺機能。第三代機械手則能獨立完成工作中過程中的任務(wù)。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中的重要一環(huán)。 一般概況國內(nèi)機械行業(yè)應(yīng)用的機械手絕大部分為專用機械手,附屬于某一設(shè)備

18、,其工作程序是固定的。通用機械手也有發(fā)展,目前應(yīng)用的都是開關(guān)式點位控制型,伺服型已試制出數(shù)臺在調(diào)試中,連續(xù)軌跡控制型還沒有。 控制方式—有觸點固定程序控制占絕大多數(shù),專用機械手多采用這種控制 二、三軸聯(lián)動簡易機械手的結(jié)構(gòu)及動作過程 2.1機械手的結(jié)構(gòu) 機械手結(jié)構(gòu)如下圖1所示，有氣控機械手(1)、XY軸絲杠組(2)、轉(zhuǎn)盤機構(gòu)(3)、旋轉(zhuǎn)基座(4)等組成。 其運動控制方式為：三自由度機械手為圓柱坐標型。圖1為機械手結(jié)構(gòu)示意圖，(1)氣控機械手(有光電傳感器確定起始0點)；(2) 機械手手臂的左右運動（左右方向）由步進電機驅(qū)動絲杠組件完成，上下運動(垂直方向)由升降步進電機控制；(3

19、) 逆時針和順時針旋轉(zhuǎn)運動可由回旋360的轉(zhuǎn)盤機構(gòu)能帶動機械手及絲杠組自由旋轉(zhuǎn)(其電氣拖動部分由直流電動機、光電編碼器、接近開關(guān)等組成)；(4)旋轉(zhuǎn)基座主要支撐以上3部分；(5) 機械手的夾緊裝置采用關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，氣控機械手的張合由氣壓控制壓驅(qū)動，并由電磁閥控制(充氣時機械手抓緊，放氣時機械手松開)。 機械手可以根據(jù)設(shè)定程序的動作將工件從A處搬運到B處。SQ1，SQ2，SQ5，SQ6為水平和垂直方向上的限位開關(guān)，SQ3，SQ4為原點位置和終點位置的光接近開關(guān)。如圖2.1所示。 2.2機械手的動作過程 其工作過程為：當貨物到達時，機械手系統(tǒng)開始動作步進電機驅(qū)動縱軸上升，另一個步進電機驅(qū)動橫軸開

20、始向前走；轉(zhuǎn)盤直流電機轉(zhuǎn)動使機械手整體運動，轉(zhuǎn)到貨物接收處；步進電機再次驅(qū)動縱軸下降，到達指定位置后氣 閥放氣，機械手松開貨物；系統(tǒng)回位準備下一次動作。 圖2.1 2.3機械手的驅(qū)動方案設(shè)計 驅(qū)動機構(gòu)是工業(yè)機械手的重要組成部分, 工業(yè)機械手的性能價格比在很大程度上取決于驅(qū)動方案及其裝置。根據(jù)動力源的不同, 工業(yè)機械手的驅(qū)動機構(gòu)大致可分為液壓、氣動、電動和機械驅(qū)動等四類。本文設(shè)計的三自由度機械手屬于混合式機械手，它綜合了電動式和氣動式機械手的優(yōu)點，既節(jié)省了行程開關(guān)和PLC的I／O端口，又達到了簡便操作和精確定位

21、的目的。 2.4機械手的控制方案設(shè)計 目前，對機械手的控制可采用以下幾種方式[1]： 1）用繼電器控制，這種控制系統(tǒng)故障率高、控制方式不靈活且功率消耗大，已逐漸被人們所淘汰； 2）用微機控制，雖然它在智能控制方面有較強大的功能，但它的抗干擾性差，系統(tǒng)設(shè)計較復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)，廣泛應(yīng)用也不太容易； 3）ＰＬＣ控制，此控制系統(tǒng)具有運行可靠、使用維修方便、抗干擾性強、能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗等優(yōu)越性，已經(jīng)成為在機械手控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。 三自由度機械手系統(tǒng)設(shè)置了手動工作方式和自動工作方式。自動方式又分為自動回原點、單步、單周期、連續(xù)四種工作方式。 2.5

22、機械手的座標型式與自由度 常見的工業(yè)機械手根據(jù)手臂的動作形態(tài),按坐標形式大致可以分為以下4種: (1)直角坐標型機械手;(2)圓柱坐標型機械手; ( 3)球坐標(極坐標)型機械手; (4)多關(guān)節(jié)型機機械手。其中圓柱坐標型機械手結(jié)構(gòu)簡單緊湊,定位精度較高,占地面積小，因此本設(shè)計采用圓柱坐標型。下圖是機械手搬運物品示意圖。圖中機械手的任務(wù)是將傳送帶A上的物品搬運到傳送帶B。 在圓柱坐在圓柱坐標式機械手的基本方案選定后，根據(jù)設(shè)計任務(wù)，為了滿足設(shè)計要求，本設(shè)計關(guān)于機械手具有3個自由度既：手臂伸縮；手臂回轉(zhuǎn)；手臂升降3個主要運動。 機械手工作示意圖 2.6機械手的技術(shù)參數(shù)列表 一、用途：搬

23、運:用于車間搬運 二、設(shè)計技術(shù)參數(shù): 1、抓重:60Kg (夾持式手部) 2、自由度數(shù):3個自由度 3、座標型式:圓柱座標 4、最大工作半徑:1600mm 5、手臂最大中心高:1248mm 6、手臂運動參數(shù) 伸縮行程：1200mm 伸縮速度：83mm/s 升降行程：300mm 升降速度：67mm/s 回轉(zhuǎn)范圍: 0~360 三、控制器件選型 3.1步進電機及其驅(qū)動器的選擇 步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)執(zhí)行元件。在非超載情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)目。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有

24、周期性誤差而無累計誤差的特點，使其在速度、定位等控制領(lǐng)域應(yīng)用得非常廣泛。 機械手縱軸(Y軸)和橫軸(X軸)選用的是北京四通電機技術(shù)有限公司的42BYG250C型兩相混合式步進電機，步距角為0.9/1.8，電流1.5A。M1是橫軸電機，帶動機械手機構(gòu)伸、縮；M2是縱軸電機，帶動機械手機構(gòu)上升、下降。所選用的步進電機驅(qū)動器是SH-20403型，該驅(qū)動器采用10～40V直流供電，H橋雙極恒相電流驅(qū)動，最大3A的8種輸出電流可選，最大64細分的7種細分模式可選，輸入信號光電隔離，標準單脈沖接口，有脫機保持功能，半密閉式機殼可適應(yīng)更惡劣的工況環(huán)境，提供節(jié)能的自動半電流方式。驅(qū)動器內(nèi)部的開關(guān)電源設(shè)計，保

25、證了驅(qū)動器可適應(yīng)較寬的電壓范圍，用戶可根據(jù)各自情況在10～40VDC之間選擇。一般來說較高的額定電源電壓有利于提高電機的高速力矩，但卻會加大驅(qū)動器的損耗和溫升。本驅(qū)動器最大輸出電流值為3A/相(峰值)，通過驅(qū)動器面板上六位撥碼開關(guān)的第5、6、7三位可組合出8種狀態(tài)，對應(yīng)8種輸出電流，從0.9A到3A以配合不同的電機使用。本驅(qū)動器可提供整步、改善半步、4細分、8細分、16細分、32細分和64細分7種運行模式，利用驅(qū)動器面板上六位撥碼開關(guān)的第1、2、3三位可組合出不同的狀態(tài)。 步進電機 3.2 直流電機及其驅(qū)動器的選擇 定義輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機，稱為直流電機，它是能實現(xiàn)直流電能

26、和機械能互相轉(zhuǎn)換的電機。當它作電動機運行時是直流電動機，將電能轉(zhuǎn)換為機械能；作發(fā)電機運行時是直流發(fā)電機，將機械能轉(zhuǎn)換為電能 由直流電動機和發(fā)電機工作原理示意圖可以看到，直流電機的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，是直流電機進行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風扇等組成。 直流無刷電機結(jié)構(gòu)圖 按類型主要分為直流有刷電機和直流無

27、刷電機。 直流電機的勵磁方式是指對勵磁繞組如何供電、產(chǎn)生勵磁磁通勢而建立主磁場的問題。根據(jù)勵磁方式的不同，直流電機可分為下列幾種類型。 直流電機的勵磁方式 1． 他勵直流電機 2． 并勵直流電機 3． 復(fù)勵直流電機 4． 串勵直流電機 可回旋360串勵直流電機的轉(zhuǎn)盤機構(gòu)有直流無刷電機帶動，系統(tǒng)選用的是北京和時利公司生產(chǎn)的57BL1010H1無刷直流電機，其調(diào)速范圍寬、低速力矩大、運行平穩(wěn)、低噪音、效率高。無刷直流電機驅(qū)動器使用北京和時利公司生產(chǎn)的BL-0408驅(qū)動器，其采用24～48V直流供電，有起停及轉(zhuǎn)向控制、過流、過壓及堵轉(zhuǎn)保護，且有故障報警輸出、外部模擬量調(diào)速、制動快速停機

28、等特點。 3.3 旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇 旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速的裝置，光電式旋轉(zhuǎn)編碼器通過光電轉(zhuǎn)換，可將輸出軸的角位移、角速度等機械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)字量輸出（REP）。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個到幾千個都有）和供電電壓等。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組A/B相位差90度的脈沖，通過這兩組脈沖不僅可以測量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。 編碼器如以信號原理來分可分為增量脈沖編碼器(SPC)和絕對脈沖編碼器（AP）。兩者一般都應(yīng)用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測元件。 按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種

29、．接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“０”；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“０”。在可回旋360的轉(zhuǎn)盤機構(gòu)上，可安裝OMRON公司生產(chǎn)的E6A2增量型旋轉(zhuǎn)編碼器。 歐姆龍omron增量型旋轉(zhuǎn)式編碼器 三、機械手的PLC控制設(shè)計 5.1可編程序控制器的選擇 隨著PLC在工業(yè)控制中的推廣普及，PLC產(chǎn)品的種類越來越多，其結(jié)構(gòu)型號、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法等各不相同，適用場合也各有側(cè)重。因此，合理選擇 PLC，

30、對于提高PLC在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用有著重要作用。 PLC機型選擇的基本原則是：在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護使用最方便以及性能價格比最優(yōu)的機型。通常做法是，在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好的場合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；其他情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC；對于開關(guān)量控制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶 A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、加減運算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機就能滿足要求；而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項目中（如要實現(xiàn)PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來選用中檔或高檔機（其中高檔機主要用于

31、大規(guī)模過程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等）。 應(yīng)該注意的是，同一企業(yè)應(yīng)盡量做到機型統(tǒng)一。這樣，同一機型的PLC模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理；同時，其統(tǒng)一的功能及編程方法也有利于技術(shù)力量的培訓、技術(shù)水平的提高和功能的開發(fā)；此外，由于其外部設(shè)備通用，資源可以共享，因此，配以上位計算機后即可把控制各獨立系統(tǒng)的多臺PLC聯(lián)成一個DCS系統(tǒng)，這樣便于相互通信，集中管理。 　　主控制系統(tǒng)可選用三菱FX2N系列晶體管輸出型PLC，步進電機驅(qū)動器選用SH-20403型模塊。機械手的外部接線圖如圖2所示。 5.1可編程序控

32、制器的工作過程 　　機械手在最上面、最右邊，底盤轉(zhuǎn)至光接近開關(guān)X3處且夾緊裝置松開時稱系統(tǒng)處于原點狀態(tài)。X10為手動控制按鈕，按下該按鈕后，可以進行按鍵開關(guān)X20～X27對應(yīng)的手動操作。X11～X15分別為自動方式中的回原點、單步、單周期和連續(xù)工作方式按鈕，按下其中的某一個按鈕，再按起動按鈕X0，該工作方式的動作就會自動執(zhí)行。步進電機只有在有脈沖信號(Y0)和方向信號(Y2或Y3)輸入時才會轉(zhuǎn)動，Y6，Y7選擇將脈沖信號Y0送至哪個步進電機。Y5控制送氣電磁閥，實現(xiàn)夾緊裝置的夾緊與松開。Y10，Y11控制底盤直流電機的正反轉(zhuǎn)。 　　在選擇單步、單周期和連續(xù)工作方式前，系統(tǒng)應(yīng)當處于原點狀態(tài)。

33、如果不滿足這一條件，可以選擇回原點工作方式，該工作方式依次執(zhí)行以下操作：向上運動至上限位x1→向右運動至右限位X2→順時針轉(zhuǎn)動至光接近開關(guān)X3→夾緊裝置松開。 機械手自動工作方式的順序功能圖如圖3所示。機械手手臂的運動速度由輸入步進電機的脈沖頻率控制，機械手下降及左行的距離由脈沖數(shù)控制，脈沖頻率和脈沖數(shù)可以根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場的實際情況在程序中設(shè)定，具有可重復(fù)操作性。 本系統(tǒng)采用的是PLC梯形圖順序編程的方法。其中以PLSY脈沖輸出指令輸出 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，在這一階段的緊張學習中，使我的綜合能力得到了很大

34、的提高。仿人機器人這一課題，涉及到了很多學課的知識，是一個典型的綜合性課題。在這一段的設(shè)計中，我?guī)缀跤蒙狭舜髮W四年所學的所有專業(yè)知識，同時，在閱讀了大量的有關(guān)機器人方面的書籍之后，對該課題有了更進一步的認識?；仡櫵龅墓ぷ鳎l(fā)現(xiàn)自己的付出是值得的。在該設(shè)計中，融入了我的很多新的構(gòu)想，也就是在原有的基礎(chǔ)上有了創(chuàng)新，這是值得欣慰的。當然，由于缺乏實踐經(jīng)驗，該設(shè)計還有許多的不足之處，例如步態(tài)分析、驅(qū)動程序等，這些工作都有待進一步的完善。從課題本身來講，仿人機器人與輪式、履帶式機器人相比有許多突出的優(yōu)點和它們無法比擬的優(yōu)越性．但是由于受到機構(gòu)學、材料科學、計算機技術(shù)、控制技術(shù)、微電子學、通訊技術(shù)、傳感

35、技術(shù)、人工智能、數(shù)學方法、仿生學等相關(guān)學科發(fā)展的制約，至今基本上仍處于實驗室研制的階段．尤其是雙足行走的速度、穩(wěn)定性及自適應(yīng)能力仍不是十分理想．只有在走穩(wěn)走好之后再加上臂部執(zhí)行機構(gòu)和智能結(jié)構(gòu)，才談得上真正的仿人．當然，仿人不能僅僅局限于這些，還應(yīng)該模仿人類的視覺、觸覺、語言，甚至情感等功能．由于科學技術(shù)的飛速發(fā)展，我深信在不久的將來這些都能夠?qū)崿F(xiàn)。 踏踏實實做人，認認真真做事，在該原則的指導下，使得我的設(shè)計能夠得以順利地進行，在以后的工作與學習中，我會堅持這項原則，我深信：只有腳踏實地，才能步步成功！ 致 謝 在本文即將結(jié)束之際，請允許我對在這四年的大學生活學習中給予我支持和鼓勵的

36、各位老師和同學致以深深的感謝。 首先，我要感謝我的指導老師張超，感謝她在我的研究和學習過程中給予我的指導和幫助。張老師深厚的理論素養(yǎng)，淵博的學識和誨人不倦的精神使我受益非淺，更重要的是，張老師嚴謹?shù)闹螌W風范和對學術(shù)問題的概括與抽象能力在潛移默化中影響著我，教育著我。在大學生活中，張老師對我的言傳身教以及給予我許多無私的關(guān)心和幫助，所有這些不僅是我得以順利地完成本文，而且更是使我終身受益。我還要感謝系里的各位老師，他們?yōu)槲业漠厴I(yè)設(shè)計提出諸多良好的建議以及努力方向，使我得以較快地完成設(shè)計。 其次，我還要特別感謝我的母校，為我提供了一個先進的學習、工作環(huán)境，能讓我順利完成自學考試的各個課程。

37、最后，請讓我將這篇學士學位論文獻給我的父母親，感謝他們的養(yǎng)育之恩，感謝他們使我成為一個對社會有用的人，他們的關(guān)懷、支持和鼓勵是我所有信念的力量源泉。 參考文獻 [1] 張玉芝. PLC 在機械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用. 山東紡織經(jīng)濟,2005 年2 期,39~39 [2] 汪志鋒主編.可編程控制器原理與應(yīng)用. 西安：西安電子科技大學出版社，2004,11~11 The Design of Control System for Pneumatic Manipulator Yang Guangju China Agricultural University, Beijing,China

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