机械手臂精选(九篇)

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第1篇：机械手臂范文

摘要:

SCARA机器人常用于精密装配和加工，其机械本体、驱动控制、减速器、电机等都会影响SCARA机器人的精度和运动速度。主要针对一台SCARA机器人对其进行实验台搭建，测试其重复定位精度和运动速度，为SCARA机器人性能指标的评定提供一种参考性方法。

关键词:

伺服电动机;机械臂;SCARA;机器人

收稿日期:2015－06－260引言SCARA工业机器人适合于平面定位，完成垂直方向安装等任务。SCARA多关节机器人的特点有速度快、运动灵活、结构小巧紧凑、定位精度高等。SCARA多关节机器人极大地提高了对多层次多环节装配工作的适应性，使生产效率获得提高，而降低了其本身成本。SCARA工业机器人诞生至今已有四十多年［1－2］。依据富士经济调查公司于2011发表的研究报告，日本Epson公司和Yamaha公司在SCARA机器人市场份额上居前两名。由于国内工业机器人起步晚，SCARA机器人的发展受到极大地影响。我国第一台高性能精密装配机器人是上海交通大学于1995年研制的一台SCARA四轴装配机器人［2－3］。其技术特点:机器人运动采用直接驱动技术，进而减少了减速器等带来的传动误差，保证了有较高的定位精度和较快的运动速度。该工业机器人装有高精度高分辨率的力觉和视觉传感器，其控制板采用了多任务操作系统，并具有离线编程的功能。

上海大学也在同期研制了“上海1号”、“上海2号”等工业机器人。在国产SCARA机器人研发企业中，沈阳新松机器人自动化股份有限公司产品重复定位精度达±0．04mm，哈尔滨博实产品的重复定位精度为±0．08mm。国产SCARA机器人在国内工业生产线上也被广泛应用，可与日本等国外SCARA工业机器人相比，但无论是在机器人电路设计，还是在结构的流线型设计及定位精度等方面都存在极大差距［6－7］。影响工业机器人定位精度因素很多，但机器人关节用的电机及其组件，对机器人的定位精度有较大影响。因此，本文将开展对SCARA机器人重复定位精度和运动速度测试方法的研究，可以为进一步改进电机的设计提供参考，同时也提供了一种SCARA机械手臂运动的重复定位精度和速度测量实验方法。

1实验方法

SCARA机器人由机体和控制系统组成，如图1所示。机械臂的运动是通过控制伺服电机而实现的。通过对设定机械臂运动的不同路径及位移，调节机械臂不同轴向位置进而多次对千分表进行撞击并记录相关数据，借用概率统计分布相关方法可以得出所撞击次数中相应的撞击位置偏差，进而可得到相应的精度，具体实验图如图2所示。为了测定相应的机械手臂的运动速度，可以调节机械手臂不同速度下撞击一个回路电路开关，然后利用示波器记录脉冲个数，进而可以求得机械臂运动的平均值，具体实验图如图3所示。因为机械臂是匀速运动的，所以所求得的平均速度即为机械臂在当前时刻的运动速度。实验中所用测定位精度的千分表为表盘千分表，其测量精度为0．001mm，表盘千分表完全满足机械臂定位精度测量的要求。实验前先将千分表调零位，保证机械臂在规定运动位移两端点时轻轻碰撞侧头。记录数据时，只需读指针相对零位转过的格数，最终在处理数据时将所读格数乘以0．001mm，即可得到机械臂在指定点的定位精度。通过多次重复测量，即可得到重复定位精度。

2重复定位精度测试

将SCARA机器人底座固定于钢架基座上并进行原点回零位设置，设置不同的机械手臂工作路径和工作位移，如图4所示。记录机械手臂X轴和Y轴分别在手臂行程为－200mm，－100mm，100mm和200mm时，分别撞击千分表50次，记录撞击千分表显示的数据，如表1所示。将撞击千分表的数据以标定的原点为坐标原点，用软件画出在相应坐标下的记录点，然后以0.03mm为半径做圆，可以得到落在0．03mm为半径的圆内点的数目，用数理统计的方法进而求得相应的定位精度。实验结果如图5～图7所示。根据图5，X轴不同行程下不同速度的重复定位精度测量比较结果可以看出，X轴的行程为100mm时，除了初始测量时个别实验值落在0．01mm之外，其它所得实验定位精度偏差均在0～0．01mm之间。X轴的行程为－100mm时，所得实验定位精度偏差均在0～0．016mm之间。通过上述分析可以得知，行程距离为10mm时，X轴的重复定位偏差的最大幅值为0．016mm，则可得其重复定位精度为±0．008mm。根据图6，Y轴不同行程下不同速度的重复定位精度测量比较结果可以看出，Y轴的行程为200mm时，所得实验定位精度偏差均在0～0．013mm之间。Y轴的行程为－200mm时，所得实验定位精度偏差均同样均落在0～0．02mm之间。通过上述分析可以得知，行程距离为200mm时，X轴的重复定位偏差的最大幅值为0．02mm，则可得其重复定位精度为±0．01mm。根据图7可以分析Z轴不同行程下不同速度的重复定位精度，Z轴的行程为50mm时，所得实验定位精度偏差均在－0．005～0．003mm之间。Z轴的行程为75mm时，所得实验定位精度偏差均落在0．0005～0．014mm之间。通过上述分析可以得知，行程距离为50mm时，Z轴的重复定位偏差的最大幅值为0．0035mm，则可得其重复定位精度为±0．00175mm;行程距离为75mm时，Z轴的重复定位偏差的最大幅值为0．0145mm。则可得其重复定位精度为±0．0072mm。通过以上分析可以得知，Z轴的重复定位精度为±0．01mm。

3机械臂速度测试

为了测定X轴和Y轴的运动速度，本文选取了X轴和Y轴在不同位置角度处对应的弧长作为机械臂的行程，通过反复多次测量，可得到相应角度(弧长)对应的速度。在此为了测得机械臂在最大速度运行下的状态，在程序运行中设定了最大速度的不同速率，可获得相应的运行速度。实验图如图8所示。将示波器所记录各向撞击开关的电频数目与机械臂所重复运动次数的距离推导出来，然后将单个行程范围下的平均速度计算出，最终计算出5个不同行程下的平均速度，即为机械臂各轴当前的运动速度。具体测试方法如图3所示，测试结果如表2、表3所示。从表2、表3可以看出，根据机械臂不同转角，可以测得相应速度下对应的速度，而此种速度可以作为一种衡量SCARA机器人运动速度特性的参考。

4结语

第2篇：机械手臂范文

关键词：PLC；技术改造；监控系统；组态软件

1 预期达到功能

（1）首先机械手臂在待料区自动抓取工件后上移及横移至指定位置待命。

（2）当数控车床内部零件被加工完成后，安全门被自动开启，并触及启动手臂开关。

（3）机械手臂下降至主轴夹头前端夹紧零件后并自动旋转180度，将另一待加工零件放入主轴夹头内，接着机械手臂上升到指定安全高度，数控车床的安全门自动关闭，并自动执行车削加工指令。

（4）在机床加工的同时机械手臂反向横移及下降到待料区，放下被加工好的零件并抓取另一个待加工零件后快速上移且横移至安全门上方指定位置。如此循环，直至下达中断指令或零件加工完毕。

2 设备总体方案说明

如图1所示，整个系统由数控车床、上料机器人（两轴）、上料区、下料暂存箱、电控系统等组成。其中，数控车床为现有的加工设备，系统方案不涉及本部分，且数控车床的自动开关门机构为数控车床原有功能，本系统只对其进行相关的信号控制，本系统不对数控车床进行机构的改造。机器人主要由X轴、Z轴以及抓取机构组成，其中根据现有的数据资料，选定X轴的行程为1800mm，采用同步带与直线导轨（CPC品牌）的配合，伺服电机采用400W伺服电机（台达），Z轴的行程为1200mm采用滚珠丝杠与直线导轨（CPC品牌）的配合，伺服电机采用200W带抱闸伺服电机（台达），抓取机构采用JRT（韩国）气爪与亚德客的摆缸配合完成产品的取放工作。

3 电控系统及安全要求

系统所有组件设备采用整线控制模式控制，即一处出问题，整线处于受控状态。

（1）设备操作体设有可靠的漏电保护装置（一旦漏电将自动切断电源），电气控制柜设在最容易操作的中间位置。

（2）控制面板上设置状态指示灯，对设备运行状态、异常报警进行一一对应的指示，并设有报警解除按钮。

4 PLC选型

4.1 确定系统所需的输入点

根据控制要求，程序需要如下21个输入点。（如表1）

4.2 确定系统所需的输出点

根据控制要求，程序需要如下23个输出点。（如表2）

4.3 选择PLC

根据以上分析可以得知输入输出点需要大于44，由于整体式PLC具有体积小和价格便宜等优点，适合工艺过程比较稳定、控制要求比较简单的系统，经综合分析后，选择了可以满足所需条件的FX3U-48MT型号的PLC。

5 PLC接线图

6 结束语

经过改造后，该设备经过半年多的运行，不仅操作比原来便捷简单，而且处于良好的运行状态，定位准确，工作可靠，在量产时能实现连续自动生产，减少人力成本。设备电控系统的可靠性得到了提升，平均无故障工作的时间大大提高，设备的维护也变得方便、简单，费用低。设备的各项性能完全满足生产要求。通过使用证明此项改造是一项投资少，见效快的改造方案，为企业节约了大量成本。

参考文献

[1]史宜巧，孙业明，景绍学.PLC技术及应用（项目教程）[M].机械工业出版社.

[2]王福成.电气控制与PLC应用[M].冶金工业出版社.

[3]徐峰.PLC应用技术[M].西安电子工业出版社.

第3篇：机械手臂范文

去除步骤如下：

1、打开手机中的设置，在设置中选择，手写设置选项；

2、选中选项中的笔迹效果选项，点击普通效果即可；

3、轨迹粗细选项可以调整线条的粗细，可以根据个人情况进行设置。

（来源：文章屋网 ）

第4篇：机械手臂范文

【关键词】初中生；手机；弊端

初中生携带手机有其积极的意义和作用：

第一：学生携带手机能方便与家庭的联系。有一些学生学习不自觉、行踪和行为难以掌握，家长便主动给孩子配了手机，定时或不定时地关注监控孩子的行踪。这方便了家长对孩子的管理和教育，有效防止不必要事件的发生。特别是住校学生，使用手机大大便利了家长的接送。在当今复杂的社会背景下，发生意外事情也可以随时通过手机联系、呼救家长、老师或相关人士。

第二：利用手机，学生能够直接向老师或者向学校领导反映情况。

第三，便于促进同学之间的感情交流和扩大交际圈。现今的初中生学习任务和压力日益沉重，不少学生深陷于课业负担之中。在紧张的学习之余，与同龄人通过手机进行跨空间的交流对话，有助于压力的释放，排解一些不愿与家长、老师沟通的苦恼。同时通过手机与老师、同学进行讨论交流，也能在狭窄的地理空间获得较广阔的交际空间。

第四，学生使用手机能加速信息吸纳、增加对社会信息的掌握。智能手机作为网络通讯的组成部分，无疑能让学生更广泛地接触社会、增加对社会信息的掌握。

第五，使用手机可以体现独特个性，增添生活情趣。手机作为通信领域里的弄潮儿，它较高的科技含量、较短的更新周期、新颖的设计，成为学生追逐时尚、体现生活品味的追求。手机特别是智能化的高端产品为新一代的学生炫出自我风采、展现自我生活个性的心理需求提供了条件，因而增添了生活情趣。

第六：大部分手机拥有可以随时使用的功能。如拍照、闹钟等，以便在某些特殊时刻使用。

第七：手机的体积很小，方便携带。

第5篇：机械手臂范文

1、后台进程限制：首先我们手机的进程限制一般默认都是为标准限制的，所以我们可以进入到手机的【设置】-【开发者选项】，找到【后台进程限制】，然后选择【不超过x个进程】，数值最好偏低一些，这样给手机足够的运行空间。

2、GPU渲染：第二个小技巧我们可以通过减轻GPU的负担，从而使手机使用起来更加顺畅一些。可以点击手机的【设置】-【开发者选项】，然后开启【强制进行GPU渲染】，这样会强制使用GPU进行2D绘图，这个功能对手机耗电有一丢丢影响，是否开启还是根据个人实际情况而定。

3、更改动画缩放速度：同时我们还可以通过减少过渡动画的时间，来让手机的运行速度变快一些。进入手机的【设置】-【开发者选项】，然后点击【窗口动画缩放】【过渡动画缩放】【动画程序时长缩放】，把它们的缩放速度调整为0.5x，这样手机可以运行可以流畅些。

（来源：文章屋网 ）

第6篇：机械手臂范文

关键词：萝卜采收；机械手；机械设计；控制设计

中图分类号：S225.92 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）09-2248-04

目前，中国农业机械化对农业生产的贡献率仅为17%，与发达国家存在很大的差距[1]。加速农业现代化进程，实施精确农业，广泛应用农业机器人，以提高资源利用率和农业产出率，降低劳动强度，提高经济效率已成为现代农业发展的必然趋势[2，3]。果蔬的采收方法有手工采收、机械辅助采收和机械化采收3种[4，5]，世界萝卜的总产量为4 900万t/年，其中中国680万t/年，国内的采摘作业基本上都是手工进行的，收获作业劳动强度大。随着农业设施的发展和作业机械化的要求，对萝卜种植模式要求也越来越高，种植、管理和收获的劳动量也越来越大，亟需研究开发果蔬收获机器人，实现果蔬的机械化、自动化与智能化收获[6，7]，为此，通过对萝卜种植与采收情况的调研，设计了一款萝卜采收机械手，以期为萝卜的自动化采收打下一定的基础。

1 萝卜采收机总体设计

根据萝卜采收过程的特殊性，为了提升萝卜采收的工作效率，所设计的是一种农业机械中的收获机械手，由执行系统、驱动系统和控制系统组成，其组成示意图如图1。

2 萝卜采收机械手关键部位机械设计

萝卜采收机械手的关键部位主要包括：1）手爪部位。手爪部位的主要工作是对萝卜进行抓取，为了减少手部由于惯性带来的不平稳性，此部位采用回转的形式，而手爪只用两根手指代替；2）手腕部位。手腕是连接手爪部位和手臂部位的关键地方，其主要工作是调整萝卜的方位，使萝卜被抓的时候可以进行摆动和回转，辅助萝卜采收过程的连贯性；3）手臂部位。手臂部位的主要作用就是支承，在采收过程中带动其他部件运转，并按照采收要求将萝卜搬运到指定的位置，设计时只需要实现手臂部位的升降与摆动即可。此次设计机械手应实现的功能：萝卜的挖掘、被挖掘的萝卜转移到指定位置，图2为机械手的机构形式简图。

2.1 机械手基本技术参数的选定

由于萝卜生长的自然环境决定了萝卜采摘过程中所需要的拔取力，故需要对不同地方生长的萝卜进行采收力的测定。把细绳系在萝卜的茎叶或者根茎部位，细绳的末端连接计力器材，多次读取并记录最大拉力。图3为湖北省长阳和沙洋两个地区分组测试萝卜拔取力的试验结果，现取5组数据平均值F=80 N，萝卜重量约为0.5kg，故重力G=5 N，摩擦系数f=0.2，夹紧力N=0.5 G/f，得N=12.5 N。

机械手手臂上下行程为500 mm，手腕旋转角度90°，手臂旋转角度90°，按照循环步骤安排确定每个动作的时间，从而确定各动作的运动速度。各动作的时间分配要考虑多方面的因素，包括总的循环时间的长短，各动作之间顺序是依序进行还是同时进行等[8]，此次设计各动作依序进行，为保证萝卜的质量必须限制采摘速度及加速度，采摘速度初步定在小于1 m/s，此速度由各关节液压缸流量控制保证。

2.2 机械手末端执行机构的设计

手部是用来直接握持萝卜的部件，由于被握持萝卜的形状、尺寸大小、重量、表面状况等的不同，根据实际要求，设计采用夹钳式的手部结构。夹钳式手部结构由手指、传动机构和驱动装置三部分组成，它对抓取各种形状的物体具有较大的适应性，常见的传动机构往往通过滑槽、斜楔、齿轮齿条、连杆机构实现夹紧或放松[9]。由于抓取尺寸约为90 mm×240 mm的圆柱体，故采用夹钳式平面指形结构较为合适。

设计中机械手手爪在夹持萝卜时，其夹握力分析简图如图4。为了增大夹握力，采取以下两种方法：①设计铲刀角度170°，以增加手指和萝卜的接触面积；②增大手指和萝卜间的摩擦系数，为此采用较宽手指与萝卜接触，故此处f取0.2，将上述数值代入得：

N=■G=■×5=12.5N 公式（1）

式中，N为夹持萝卜时所需要的握力；G为工件重量转化的重力； f为摩擦系数。

考虑到在传送过程中还会产生惯性力、振动以及受到传力机构效率等的影响，故实际握力还应按公式（2）计算[10]：

N实≥N・■ 公式（2）

式中，η为手部的机械效率，一般取0.85～0.95；k1为安全系数，一般取1.2～2.0；k2为工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，按公式（3）估算[10，11]：

k2=1+a/g公式（3）

其中，a为抓取工件传送过程中的最大加速度，g为重力加速度。

若取η=0.9，k1=1.5，k2按a=g/2计算，k2=1+a/g=1.5，则

N实≥N・■=12.5×■≈32 N 公式（4）

2.3 机械手腕部位的设计

机械手腕与机械手臂连接在一起，手臂运动结束后调整手腕的位置状态，以此来提高萝卜采收过程的拔取率。手腕部位的机械结构设计应该力求扎实紧凑，且转动惯性小。手腕也是末端执行部位与机械手臂之间的桥梁，处于手臂部位的前端，手爪的末端，因此其承受载荷的性能直接关系到萝卜的采收过程，在设计的过程中还要考虑其机械强度与刚度，并且要让其布局合理。结合设计要求，设计出腕部位的结构如图5，其为典型腕部结构中具有一个自由度的回转缸驱动的腕部结构，直接用回转液压缸驱动实现腕部的回转运动。

2.4 机械手臂部位的设计

机械手的手臂部位是实现机械手末端手爪进行大尺度位姿变换的关键部件，即把末端手爪部分移动到空间的指定地点。手臂部位的驱动形式主要有液压传动式和机械传动式两种，由于手臂部位的大尺度工作范围，以及工作中也需承受腕部和手爪部位的动力载荷，而且其姿态调整的灵活性影响到机械手的定位精度，因此手臂部位采用液压回转缸的形式实现手臂的大尺度旋转动作，如图6所示的手臂结构，采用一个回转液压缸，实现小臂的旋转运动。从A-A剖视图上可以看出，回转叶片用键和转轴连接在一起，定片和缸体用销钉和螺钉连接，压力油由左油孔进入和右油孔压出，以此来实现手臂部位的旋转。

3 萝卜采收机械手液压驱动系统设计及PLC控制设计

3.1 液压驱动系统的设计

从萝卜采收的工艺过程可以得出，机械手运动的时候液压系统中液压油的压力和流量不需要太高，设计使用电磁换向阀的液压回路可以较好地提高采收过程的自动化程度。从降低供油压力的角度来分析，机械手的液压系统可以采用单泵供油，而手臂部位的旋转和位姿的调整等相关机构采用并联供油。为了防止多缸的运动系统在运动的过程中产生干涉和保证运动过程中实现非同步运动或者是同步运动，油路中的换向阀使用中位“O”型换向阀，夹紧缸换向选用二位三通电磁阀，其他缸全部选用“O”型三位四通电磁换向阀[12，13]。机械手臂位姿调整的过程中要求行程可变，在液压缸的起动和停止的过程中也需要缓冲，但由于回转缸内空间狭小，且回转缸为小流量泵供油，故本系统没有在回转缸换向回路中采用缓冲回路，仅在大流量直动液压缸中采用缓冲回路。

在上述主要液压回路定好后，再加上其他功用的辅助油路（如卸荷、测压等油路）就可以进行合并，完善为完整的液压系统，并编制液压系统动作循环及电磁铁动作顺序表，其中液压原理图如图7。

3.2 PLC控制设计

为了让机械手工作时可靠且有较强的稳定性，控制部分的设计思路是让该机械手的部件顺序动作，所以，在任一时间该机械手都只有一个部件被驱动，而各个部件的运动方式和运动范围都是受其结构限制的[14，15]。PLC的状态流程简图如图8所示，机械手在自动运动状态时每一个周期需要完成以下动作：萝卜采摘开始时，机械手被设定在准备状态，第一步为手臂下降；下降完成后，手爪扎入地下指定深度，进行第二步手爪夹紧；为完成挖萝卜动作，手腕带动手爪及萝卜旋转90°；完成上述动作后，机械手臂向上提升完成拔去动作；手臂摆动90°，以实现对萝卜的转移；最后手臂回摆，手腕回摆，机械手回到初始状态。

4 小结

通过对机器人技术及机械手结构的分析，对萝卜采收的过程进行了研究，确定萝卜采收机械手的整体方案结构，设计萝卜采收机械手的关键结构。萝卜采收机械手能配合萝卜采收机依次完成萝卜的拔取、翻转、转位等动作，但该机械手在结构及工作性能的稳定性方面还需在田间进行试验，控制方案有待根据不同地区的种植情况进行优化。

参考文献：

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[2] 何 蓓，刘 刚.果蔬采摘机器人研究综述[A].中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C].北京：中国农业工程学会，2007.

[3] 赵 匀，武传宇，胡旭东，等.农业机器人的研究进展及存在的问题[J].农业工程学报，2003，19（1）：20-24.

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[5] 李宝筏.农业机械学[M].北京：中国农业出版社，2003.

[6] 刘小勇.番茄收获机械手机构分析及双目定位系统的研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2006.

[7] 李增强，章 军，刘光元.苹果被动抓取柔性机械手的结构与分析[J].包装工程，2011，32（15）：14-17.

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[10] 陈 红.气动机械手系统设计[D].长春：长春理工大学，2010.

[11] 天津大学《工业机械手设计基础》编写组.工业机械手设计基础[M].天津：天津科学技术出版社，1985.

[12] 王 敏，王 华.PLC在液压实验台上的应用及仿真程序设计[J].长春工程学院学报（自然科学版），2002，3（3）：57-59.

[13] JIMENEZA R，CERES R，PONS J L. A survey of computer vision methods for locating fruiton trees[J]. Transactions of the ASAE，2000，43（6）：1911-1920.

第7篇：机械手臂范文

关键字：机械手 控制器 仿人操作

机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率：可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。

机械手的组成

机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。

（一）执行机构

包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。

1、手部

即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指（或手爪）和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位（是外廓或是内孔）和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的：手指有外夹式和内撑式;指数有双指式、多指式和双手双指式等。而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多时常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。

2、手腕

手腕是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位（即姿势）。

3、手臂

手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置。工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件（如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等）与驱动源（如液压、气压或电机等）相配合，以实现手臂的各种运动。

4、立柱

立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降（或俯仰）运动均与立柱有密切的联系。机械手的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。

5、行走机构

当工业机械手需要完成较远距离的操作，或扩大使用范围时，可在机座上安滚轮式行走机构可分装滚轮、轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机运动。滚轮式布为有轨的和无轨的两种。驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。

6、机座

机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。

（二）驱动系统

驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、气压传动、机械传动。控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位（或机械挡块定位）系统组成。控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息（如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间），同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。

（三）控制系统

控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位（或机械挡块定位）系统组成。控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息（如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间），同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。

（四）位置检测装置

控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置。

参考文献：

[1]张建民.工业机器人.北京:北京理工大学出版社,1988

[2]蔡自兴.机器人学的发展趋势和发展战略.机器人技术,2001:4

[3]金茂青,曲忠萍,张桂华.国外工业机器人发展势态分析.机器人技术与应用,2001:2

第8篇：机械手臂范文

关键词：气动机械手；可编程控制器；控制系统

引言

在现代工业生产过程中，气动机械手由于有气源使用方便，没有环境污染，工作安全可靠，易于维修，广泛应用于流水线生产，机械加工，注塑，仪表等工业中，提高生产效率。本文以三自由度机械手为研究对象，设计了基于PLC的机械手控制系统，并在西门子S7-200的PLC上得到实现。

1 系统结构和功能介绍

气动机械手的结构如图1所示。

机械手气动控制回路原理见图2，主要由升降气缸、导杆气缸和旋转气缸组成。其中升降气缸、导杆气缸、旋转气缸使用单电控换向阀，通电时气缸伸出，断电后气缸自动缩回。手指夹紧气缸使用双电控换向阀。由于双电控换向阀具有记忆作用，如果在气缸伸出的途中突然失电，手指夹紧气缸仍将保持原来的状态，可保证夹持工件不会掉下。

机械手的动作过程如下：

（1）检查机械手是否处于初始位置。初始位置：升降气缸处于上升位置，旋转气缸位于左边位置，导杆气缸位于缩回位置，夹紧气缸位于放松位置。若不在初始位置，按下复位按钮，让其恢偷匠跏嘉恢谩

（2）按下启动按钮，机械手在工位1进行抓取工件过程：手臂伸出手爪夹紧抓取工件提升台上升手臂缩回。

（3）机械手到达工位2位置进行释放工件过程：手臂伸出提升台下降手爪松开放下工件手臂缩回。

（4）放下工件之后，机械手要回到初始位置，自动进行下一个工作周期。

（5）在工作过程中若按下停止按钮，机械手完成一个工作周期，回到初始位置。

2 PLC控制系统设计

根据机械手控制要求，有11个输入信号，6个输出信号，选用S7-200系列的CPU226 DC/DC/DC型号的PLC，I/O分配表见表1：

根据其控制要求，可以得到其控制流程图，见图3。

其编程实现可以通过三种方法实现：

（1）利用起保停程序实现。

（2）步进指令。

（3）左移位指令。

3 结束语

气动机械手价格低，动作准确，便于维护，易于控制，可靠性高，能在恶劣的环境下工作，减轻了人工成本，改善了工作环境，具有很强的实用价值。

参考文献

[1]姜继海，宋锦春，高常识[M].高等教育出版社，2002.

第9篇：机械手臂范文

关键词：PLC技术；气动机械手；控制系统

引言

随着我国工业化进程的不断加快，在工业领域之中机电一体化、自动化和智能化的实施已经逐渐的成熟。电气机械手由于可以自动而又准确的将物品进行搬运，在机械制造、电子工程、轻工业、冶金等行业得到了广泛的应用。电气机械手系统中最为核心的部分就是执行系统和控制系统，随着PLC技术的成熟与完善，在PLC技术下手动机械手控制系统和执行系统又有了新的发展和成就。

1 机械手工作的过程概述

气动机械手的终端是一个气动夹爪，通过这个气动夹爪就可以很好的实现抓和放的动作，由一个双作用气缸和一个双电控电磁阀来完成控制[1]。同时电动夹爪是安装再说一个垂直方向的双作用气缸上的，这样其就可以实现上升和下降的动作，其方向的控制也可以由一个单电控的电磁阀来完成。电气机械手的工作流程首先是在其通电后先对机械手进行复位，然后机械手的手臂就会下降到物品处，张开手臂将物品夹紧，机械手臂再上升将物品拿起，在然后机械手臂前升、下降，手张开将物品放下，最后机械手的手臂上升，手复位，这样机械手就完成了整个的工作流程，也将一件物品从一处传送到了另一处。

2 气动部分的工作流程

从上述的分析中发现，机械手一共具有8个动作流程，其分别为：机构下降夹具夹紧机构上升机构前进机构下降夹具松开机构上升机构后退到原位[2]。从这个过程中就可以发现，机械手的主要动作都集中在机构的升降、机构的平移和夹具的夹紧和松开这三个动作上，而这三个动作是分别由三个气缸来完成的。而机械手的上升和下降以及左右移动的执行是通过采用双线圈三位四通电磁阀来推动气缸来完成的。这样在某个电磁线圈通电后，机械手就可以一直保持现有的这个机械动作。就像在下降的电磁阀线圈通电后，机械手下降，那么不论线圈再端点与否，其依旧可以保持现有的下降状态，一直到相反方向的线圈通电才会终止。同时，单线圈的两位三通电磁阀还可以通过推动气缸来完成夹紧和放松的动作，在线圈断电时执行放松动作，在线圈通电时执行夹紧动作，其气动系统的工作流程如图1所示。

图1 气动部分的工作原理图

3 PLC的控制工作介绍

3.1 PCL技术下气动机械手控制系统的输入与输出

在PCL技术下，启动机械手控制系统的实施需要向系统提供符合要求的开关信号，这样才可以有效的实现整个机械手的控制，完成按机械手的动作要求。在PCL技术下气动机械手控制系统的实施，首先需要通过采集信号和控制电气系统的电磁换向阀来对机械手机械牛通电，然后才可以实现气动机械手在PCL下的自动或手动上下料。PCL技术下气动机械手控制系统的输入与输出如表1所示。

表1 PCL技术下气动机械手控制系统的输入与输出

3.2 PCL的控制设计

在PCL技术下，气动机械手的控制可以实现手动和连动两种工作方式。其中手动控制是指，通过利用按钮来对气动机械手的每一步动作单独的进行控制；而连动控制是指气动机械手根据控制信号对每一步的动作自动循环的执行，一直到获得停止信号为主，同时在控制系统气动后，根据每一步工序的操作要求，通过旋转式的按钮对气动机械手的工作方式是连动形式或单动形式进行确定。这一工序的实施和确定对PCL技术下气动机械手控制系统的实施起着关键性的作用，因为在没有确定的前提下，选择单动而执行手动的程度，那么其默认的控制程序就为连动程序，这样会影响控制系统的稳定性。在PCL技术下，其对气动机械手设计的特点要求控制系统中的每一个动作都要按照顺序严格的执行，采用步进指令来进行编写，这样才可以有效的保证气动机械手可以在PCL技术下有条不紊的进行工作，而一旦出现了误动动作也不会出现混乱的局面。

在PCL技术下气动机械手的动作执行过程为：首先启动系统，此时气动机械手处于带料状态；然后在气动机械手获得取料信号后就开始实施工作动作，其工作的实施从原点出发，按照工序的自动循环系统来进行，一直到系统停止信号发出为止；最后，当最后一道工序的动作完成之后，返回到原点，此时气动机械手可以自动停止工作的进行。根据这一动作的执行就可以将PCL技术下气动机械手的动作控制过程，通过状态初始化指令IST来进行设置，但是这个设置执行的过程却比较复杂，此时可以通过采用模块化的设计思想，将气动机械手的控制程序分成回原点操作、手动单步操作和自动联系操作三程序[3]。其中原点操作程序的实施从开始按下启动按钮开始，在原点的条件满足时，特殊辅助继电器为ON，在自动返回到原点后，采用IST指令来将特殊辅助继电器设置为ON，并采用特殊辅助继电器将回原点的最后一步进行复位；手动单步操作程序的初始状态继电器由手动程序、自动运行程序和回远点程序公正完成，其采用的驱动点均为STL，但是这三个程度不会在同一时间段内被驱动；自动运行程序的实施主要是根据系统的自动动作流程来进行编码的。

4 结束语

综上所述，在PCL技术下，气动机械手控制系统的有效改进，在实现物体自动循环搬运的基础上，使其可以在一个良好的运行状态下进行来根据工厂的生产需求来实施。在这个过程中，气动技术从一个通过开关控制想着高精度的反馈控制方向发展，不仅减少了气动机械手的配线、配管和元件的使用，同时还有效的提高了气动机械手控制系统的可靠性，使其想着一个更加简便、快速的方向发展着。

参考文献

[1]杨后川，杨萍，陈勇，等.基于FX2N PLC控制的实验用气动机械手设计[J].液压与气动，2009，（2）：76.