机械手动作的模拟

机械手模拟仿真实验文档实验简介问题描述：应用仿真技术，建立一个具有四自由度的（虚拟）机械手，可完成在任意给定的两个三维空间点之间画一条直线的任务解决方案：首先使用VRML语言建模机械手模型，再使用Matlab中的Simulink仿真环境模拟机械手四个关节的运动状态，然后在此基础之上编写Matlab程序完成所需功能。

重点难点：如何建立世界坐标系，并得到每个坐标点与四个关节旋转角度的对应关系？如何计算机械手臂沿两点直线移动过程中四个关节的运动姿态(即旋转角度)？一、机械手建模为了实现对机械手的仿真实现，我们首先建立一个模拟四个关节（四个自由度）可运动的机械手，效果如下图1.1所示。

图 1.1 四个自由度的机械手模型该机械手的模型分为底座，四个关节以及顶端的画笔，我们重点来弄清楚四个关节的运动情况，地下的红色小立方体可以在水平面的方向左右(即顺时针或逆时针)旋转正负90度，其余的三个颜色分别标记为绿色、蓝色和灰色的三个立方体，它们可以绕着各自的底平面心前后旋转运动，其运动幅度均为正负90度。

建立机械手模型时，采用了MA TLAB支持的虚拟现实建模语言VRML。

1.1 虚拟现实建模语言VRMLVRML（Virtual Reality Modeling Language）即虚拟现实建模语言，是一种用于建立真实世界的场景模型或者人们虚构的三维世界的场景建模语言，是一种面向Web面向对象的三维造型语言，其实质为一种解释性语言，常用的编辑环境有VrmlPad，VRML文件的后缀名为.wrl, 使用浏览器浏览时需要相应插件的支持，可下载cortona3d.msi安装即可由于VRML在互联网和可视化的广泛应用，Matlab对于虚拟现实也进行了有力的支持，Matlab提供了Simulink接口和Matlab接口来与虚拟现实进行交互，相应的详细说明文档请查看Matlab帮助文档中的Virtual Reality Toolbox内容。

简易机械手PLC控制简介在制造业中，机械手是一种关键的工业自动化设备，用于处理和搬运物品。

机械手的控制非常重要，它决定了机械手的精度和效率。

PLC （可编程逻辑控制器）是一种常用的控制设备，它可以编程来控制机械手的运动和动作。

本文将介绍如何使用PLC控制一个简易机械手的运动。

所需硬件和软件•一台简易机械手•一个PLC设备•一个用于编程的PLC软件步骤步骤一：连接PLC设备和机械手首先，将PLC设备连接到机械手控制器上。

确保连接正确，以便PLC能够发送指令给机械手控制器。

步骤二：安装PLC软件并编程在电脑上安装PLC软件，并启动软件。

创建一个新的项目，并选择适当的PLC类型和通信配置。

然后，开始编程。

步骤三：设置输入输出（IO）点在PLC软件中，设置适当的输入输出（IO）点，以接受和发送信号。

例如，设置一个输入点来接收机械手的位置信号，以便PLC可以确定机械手的当前位置。

同时，设置一个输出点来发送控制信号给机械手，以控制它的动作。

步骤四：编写程序逻辑使用PLC软件编写机械手的控制程序。

根据机械手的需求，编写逻辑来控制机械手的运动和动作。

例如，如果机械手需要抓取一个物体并将其放置到另一个位置，那么编程逻辑应该包括机械手的移动和抓取指令。

确保编写的逻辑合理且有效。

步骤五：测试和调试在PLC软件中，模拟机械手的动作并进行测试。

确保PLC能够正确地控制机械手的运动。

如果发现错误或问题，进行调试并修正程序逻辑。

步骤六：上传程序到PLC当测试和调试完成后，将编写的程序上传到PLC设备中。

确保上传的程序可以在PLC上正确运行。

步骤七：运行机械手一切准备就绪后，运行机械手。

PLC将根据编写的逻辑控制机械手的运动和动作。

结论使用PLC控制机械手是一种常见的工业自动化方法。

通过编写合理的程序逻辑，PLC可以控制机械手的运动和动作，提高生产效率和精度。

希望本文能够帮助读者了解如何使用PLC控制简易机械手。

目录实验一装配流水线的模拟控制 (1)实验二三相交流电机控制 (2)实验三机械手动作的模拟 (4)实验四四节传送带自动运行系统 (6)实验五水塔水位控制模拟系统 (8)实验六十字路口交通灯控制模拟系统 (10)附..........................................................................实验一装配流水线的模拟控制1、实验目的学会使用组态软件（推荐选用组态王软件）和PLC（推荐选用SIMEINS S7-200）控制系统连接，采用下位机执行，上位机监控的方法，构建完成装配流水线的模拟控制系统。

2、实验装置与附件（1）TKPLC-1型实验装置一台（2）安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件和组态王软件的计算机一台（3）PC/PPI编程电缆一根（4）连接导线若干。

3、装配流水线模拟控制的实验面板图：H仓库装配流水线的模拟控制面板图中上框中的A～H表示动作输出（用LED发光二极管模拟），下框中的A、B、C、D、E、F、G、H插孔分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7。

启动、移位及复位插孔分别接主机的输入点I0.0、I0.1、I0.2。

4、实验要求传送带共有十六个工位，工件从1号位装入，分别在A（操作1）、B（操作2）、C（操作3）三个工位完成三种装配操作，经最后一个工位后送入仓库；其它工位均用于传送工件。

5、实验报告（1）实验报告采用小论文形式，不少于5000字；（2）系统控制原理图，接线图；（3）PLC程序；（4）组态软件监控程序。

实验二三相交流电机控制1、实验目的学会使用组态软件（推荐选用组态王软件）和PLC（推荐选用SIMEINS S7-200）控制系统连接，采用下位机执行，上位机监视控制的方法，构建完成三相交流电机控制。

2、实验装置与附件（1）TKPLC-1型实验装置一台（2）安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件和组态软件的计算机一台。

一、实训背景随着工业自动化技术的不断发展，机械手作为一种重要的自动化设备，广泛应用于工业生产、物流搬运、医疗康复等领域。

为了提高学生对机械手动作原理及控制方法的理解，本次实训选择了机械手动作模拟作为实训内容，旨在通过模拟实验，让学生掌握机械手的运动规律、编程方法以及控制策略。

二、实训目的1. 理解机械手的基本结构、工作原理及运动规律。

2. 掌握机械手的编程方法，能够根据实际需求设计机械手的动作程序。

3. 熟悉机械手控制系统的调试与优化方法。

4. 培养学生动手实践能力和团队合作精神。

三、实训内容1. 机械手基本结构及工作原理本实训所采用的机械手为气动机械手，主要由气缸、气动阀、气管、连接件、机械臂等组成。

气缸作为动力源，通过气动阀控制气缸的伸缩，实现机械臂的弯曲和伸展。

机械臂的运动轨迹可通过编程进行控制，完成搬运、装配、焊接等操作。

2. 机械手编程本实训所采用的编程软件为PLC编程软件，通过编写梯形图或指令语句实现对机械手的控制。

编程步骤如下：（1）根据实际需求，确定机械手的运动轨迹和动作顺序。

（2）在PLC编程软件中，绘制梯形图或编写指令语句，实现机械手的动作控制。

（3）对编程程序进行调试，确保机械手按照预定动作运行。

3. 机械手控制系统的调试与优化在机械手动作模拟过程中，可能存在以下问题：（1）机械手运动轨迹不准确。

（2）机械手动作速度不稳定。

（3）机械手动作存在抖动现象。

针对以上问题，可通过以下方法进行调试与优化：（1）调整机械臂的连接件，确保运动轨迹准确。

（2）调整气缸的气压，使机械手动作速度稳定。

（3）调整机械臂的支撑结构，减少动作过程中的抖动。

四、实训过程1. 准备工作（1）安装机械手及气动设备。

（2）连接气管、气管接头等。

（3）安装PLC编程软件。

2. 编程（1）根据实际需求，确定机械手的运动轨迹和动作顺序。

（2）在PLC编程软件中，绘制梯形图或编写指令语句，实现机械手的动作控制。

（3）对编程程序进行调试，确保机械手按照预定动作运行。

目录1．简介221.1课题概况221.2设计要求221.3设计内容22 2．系统总体方案设计332.1总体方案选择说明332.2控制方式选择332.3操作界面设计（其它图见附录）443.PLC控制系统的硬件设计443.1 PLC的选型443.2 I/O点数的估算553.3 I/O分配表553.4电气原理图设计553.5电气元件明细表554. PLC控制系统程序设计664.1 状态分配表664.2 机械手控制程序顺序功能图(或流程图)设计664.3 控制程序设计思路66 5．系统调试及结果分析11115.1 系统梯形图11115.2 结果分析15155.3调试过程中问题及解决方法1515 6．系统的使用说明书1515 7．课程设计体会1616 8．参考文献1616 9．附录17171．简介1.1课题概况一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成，当某个电磁阀线圈通电，就一致保持现有的机械动作，如果线圈断电则停止机械动作。

例如下降的电磁阀通电，机械手下降，如线圈断电，则停止现有的下降动作，直到通电后继续下降；当此电磁阀相反方向的线圈通电时则进行上升的机械动作。

另外夹紧/放松有单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行加紧动作，线圈断电时执行放松动作。

设备装有上、下限位和左、右限位开关，启动按钮SB1、停止按钮SB2,SA1为单次工作和循环工作的选择开关，SA2为手动工作和自动工作选择开关。

启动按钮SB1按下后开始工作，有八个动作，如下所示：原位→下降→夹紧→上升→右移↑↓左移←上升←放松←下降1.2设计要求(1)初始状态：机械手运行前，处于原位状态。

(2)由SA2开关选择自动或手动工作。

自动工作有单次循环工作和重复循环工作两种流程；手动工作状态时，按下启动按钮，只能单步运行：按下启动按钮则运行一步，下一步运行需要再按一次启动按钮。

(3)启动操作：按下启动按钮SB1，机械手按如表所示的工作流程运行。

第四章智能机械手的动态仿真在设计或分析机械机构运动时，运动学仿真提供十分有效的途径。

设计者对设计好的装配体进行机构运动模拟，可以从各个角度直观的观察机构的运动情况，找出机构设计存在的问题，从而能对机构进行优化设计。

3.1 运动仿真技术概述仿真技术综合集成了计算机、网络技术、图形图像技术、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高新技术领域的知识。

仿真技术是以相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。

它的应用辐射各个学科、各个部门和各个领域，是当今世界的前沿科学之一。

它的应用己不仅仅限于产品或系统生产集成后的性能测试试验，仿真技术已扩大为可应用于产品型号研制的全过程，包括方案论证、设计分析、生产制造、试验维护、训练等各个阶段。

仿真技术不仅仅应用于简单的单个系统，也应用于由多个系统综合构成的复杂系统。

我国仿真技术的研究与应用开展较早，发展迅速。

从发展的历程来看，仿真技术应用的领域从传统的制造领域(生产计划制定、加工、装配、测试)向产品设计开发和销售领域扩展。

总的来说，先进制造技术的发展，为计算机仿真的应用提供了新的舞台，也提出了更高的要求，目前仿真技术的应用具有以下特点和趋势：1.仿真技术的应用范围进一步扩大。

在仿真的对象及目的方面，已由研究制造对象(产品)的动力学和运动学特性，研究产品的加工、装配过程，扩大到研究制造系统的设计和运行，并进一步扩大到库存管理、产品开发过程的组织、产品测试等，涉及到制造企业的各个方面。

2.与图形和传感器技术相结合，使仿真的交互性大大增强。

由此形成的虚拟制造(VM：Virtual Manufacturing)、虚拟产品开发(VPD:：Virtual- - 28 - -Product Development)、虚拟测试(VT：Virtual Test)等新概念和新技术。

自动化专业综合设计报告设计题目：机械手的模拟控制所在实验室：______________ PLC实验室______________________指导教师：___________________ 由枫秋 ______________________学生姓名_____________________ 韩璐 ________________________ 班级_________ 文自082-1 ________ 学号200890517106撰写时间：2012-03-1 _________ 成绩评定：_____________一、设计目的用PLC设计机械手的模拟控制。

二、设计要求有一机械手，有手动操作和自动操作两种方式，其控制要求如下：(1 )按动启动按钮后，传送带A运行直到光电开关PS检测到有工件时传送带A才停止。

(2)当光电开关PS检测到工件时，机械手臂先下降，下降到位后机械手夹紧工件，2S后开始上升，而机械手臂保持夹紧。

上升到位左转，左转到位下降，下降到位后机械手松开，2S后机械手上升。

上升到位后，传送带B开始运行，同时机械手右转，右转到位，传送带B停止，此时传送带A 运行直到光电开关PS检测到有工件时传送带A才停止循环。

(3 )手动操作，每个动作均能单独操作，用于将机械手复归至原点。

(4 )自动停止时有两种情况，一种是停在当前位置，当下一次启动时从当前位置继续进行，另一种是按下停止按钮时，不马上停止而是一个周期结束后停在原点位置。

三、设计内容1、输入输出分配表机械手的输入信号主要有启动开关、停止开关、检测信号PS、上升限位开关、下降限位开关、左转限位开关、右转限位开关、手动下降开关、手动上升开关、手动左转开关、手动右转开关共十个输入信号，机械手中各个输入按钮和限位开关在PLC 控制中对应的端口号如表1所示表1机械手的输出信号主要有传送带A运行、传送带B运行、机械手下降、机械手上升、机械手左转、机械手右转、机械手夹紧共七个输出信号，机械手各输出信号在PLC 控制中对应的端口号如表2所示表2自动化专业综合设计报告2、系统接线图SB1 SQ1SQ23SQSQ4 SQ1 2 Q1 S COM00000000030000400005 00006 00008 00009 00010 00011 0001200013 00014 00001COM1 - COM2 一0100厂 01004010020100301005 0100001006-O ~ 220VPSWYV V3YV V5YVV6YV3、系统梯形图10 04四、设计实验结果及分析机械手的操作系统分为三部分：机械手自动回到原点并循环、手动操作、自动停止。

东南大学成贤学院《PLC技术及应用》课内实验报告专业电气工程及其自动化班级12电力2班学生姓名宋瑞星学号********指导教师王珩实习地点电工电子实习中心403 实习时间：2014年 11月25日和 12月19日实验项目一：与、或、非逻辑功能实验一、实验目的熟悉PLC实验装置，S7—200/300系列编程控制器的外部接线方式了解编程软件STEP7编程环境，软件的使用方法掌握与、或、非逻辑功能的编程方法二、主要实验仪器设备编程控制器模拟实验挂箱STEP7三、实验内容梯形图：指令表：LD I0.1A I0.3= Q0.1LD I0.1O I0.3= Q0.2LDN I0.1AN I0.3= Q0.3ADI I0.1OI I0.3= Q0.4逻辑表：I0.1与I0.3=Q0.1I0.1或I0.3=Q0.2I0.1与非I0.3=Q0.3I0.1或I0.3=Q0.1四、实验心得体会与收获初步了解了STEP7的使用方法，对S7-200的特性有了进一步的认识，了解与掌握了输入输出口的用法。

实验项目二：定时器/计数器功能试验一、实验目的掌握定时器、计数器的正确编程方法，并学会定时器和计数器的扩展方法，用编程软件对可编程控制器的运行进行监控二、实验仪器S7-200/300模拟实验挂箱三、实验内容1、定时器的认识实验(1)接通延时定时器梯形图：指令表:NETWORK 1LD I0.0TOH T37,+50NETWORK2LD T37= Q0.0功能：接通延时定时器I0.0接通，100ms定时器T37在0.5s后到时I0.0断开，T37复位(2)有记忆的接通延时定时器梯形图：NETWORK 1CD I0.0TONR T37，+100NETWORK2LD T1= Q0.0NETWORK3LD I0.1R T1，1功能：有记忆的接通延时定时器I0.0接通，100ms定时器T1在1s后到时I0.1接通，T1复位(3)断开延时定时器梯形图：NETWORK1LD I0.0TOF T33，+100NETWORK2LD T33= Q0.0功能：断开延时定时器I0.0接通，10ms定时器T33在1s后到时I0.0接通，T33复位2、定时器扩展实验梯形图：指令表：LD I0.1TON T37,+50LD T37TON T38,+30LD T38= Q0.03、计数器认识实验指令表：(1)递增计数器梯形图：NETWORK1LD I0.0LD I0.1CTU C1，+3NETWORK2LD C1= Q0.0功能：递增计数器向上计数计数器C1当前值从0计数至3，其中I0.0关闭，I0.0由关闭到打开递减C1当前值(2)递减计数器梯形图：NETWORK1LD I0.0LD I0.1CTD C2，+3NETWORK2CD C2= Q0.0功能：递减计数器向下计数计数器C2当前值从3计数至0，其中I0.0关闭，I0.0由关闭到打开递减C2当前值(3)递增递减计数器梯形图：NETWORKLD I0.0LD I0.1CTUD C3，+3NETWORK2LD C3= Q0.0功能：递增递减计数器I0.0接通，I0.1和I0.2断开时计数器从0计数至3I0.1接通，I0.0和I0.2断开时计数器从3计数至04、编一个延时5s程序，按下sb1(I0.0)，延时5s输出通电Q0.0，电动机M1启动，按下按钮sb2(I0.1)，电动机停止。

机械手工作原理
机械手是一种可以模拟人手动作的机器设备，其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 传感器感知：机械手通常配备了各种传感器，如视觉传感器、力传感器、触摸传感器等，用于感知外界环境和操作对象的信息。

传感器可以实时监测各种物理量的变化，并将这些变化转化为电信号。

2. 控制系统：机械手的控制系统通常由计算机和控制算法组成。

传感器感知到的信号会被传输给计算机，然后计算机通过控制算法进行数据处理和决策，生成相应的控制指令。

这些指令会通过驱动系统传递给机械手的各个关节，控制其运动。

3. 驱动系统：机械手的驱动系统主要由电动机、减速器和传动机构组成。

电动机通过电力驱动，通过减速器和传动机构将电机的旋转运动转化为机械手关节的运动。

通常采用的驱动方式有直线驱动和旋转驱动，可以实现机械手的各种运动方式，如抓取、旋转、抬升等。

4. 手指和工具：机械手的手指和工具是机械手进行操作的关键部件。

手指通常由多个关节组成，可以实现各种灵活的运动方式。

机械手可以根据任务需求更换不同的工具，如夹爪、吸盘、切割刀等，以适应不同的操作场景。

综上所述，机械手工作原理主要依靠传感器感知外界环境和操作对象的信息，并通过控制系统生成相应的控制指令，驱动系
统将指令转化为机械手的运动，实现各种操作。

机械手的手指和工具起着重要的作用，可以根据任务需求进行灵活的操作。

一、实验目的1.了解可编程控制器的基本单元和编程的基本结构；2.熟悉Step7 V5.3编程软件的使用及基本逻辑指令的编程和调试程序的方法；3.了解机械手装配运流水线；二、实验仪器、设备、虚拟仿真软件及网络平台等1.笔记本电脑2.Step7 V5.3编程软件二、实验原理将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。

当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。

另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。

设备装有上、下限位和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作，即为：图3.1 动作顺序图表3-1机械手模拟控制系统的I/O分配表输入信号输出信号名称输入点编号名称输入点编号启动按钮SB1 X000 机械手下降指示灯YV1 Y000下限位按钮SQ1 X001 机械手夹紧/放松指示灯YV2 Y001上限位按钮SQ2 X002 机械手上升指示灯YV3 Y0025）当满足右限位开关X003闭合条件时，跳转到S24，触发线圈Y000，使机械手带着工件下降；6）当满足下限位开关X001闭合条件时，跳转到S25，使线圈Y001失电，机械手松开工件；定时器T0触发；7）当满足定时器T0条件时，跳转到S26，触发线圈Y002，使机械手上升；8）当满足上限位开关X002闭合条件时，跳转到S27，触发线圈Y004，使机械手左移；9）当满足左限位开关X004闭合条件时，机械手停止左移，复位。

实验成绩评定（教师填写）。

机械手自动控制设计摘要机械手是一种能够模拟人的手臂运动的工具。

通过自动控制机制，机械手能够实现精确的动作，广泛应用于工业生产线、医疗机器人和服务机器人等领域。

本文将介绍机械手自动控制设计的相关内容，包括机械手的结构和原理、自动控制系统的设计和应用场景等。

1. 机械手的结构和原理机械手由多个关节组成，每个关节可以作为一个独立的自由度进行运动。

常见的机械手结构包括串联型、并联型和混合型。

串联型机械手的关节依次连接，可以实现复杂的运动轨迹；并联型机械手的关节通过平行连接，可以实现较高的稳定性和刚度；混合型机械手采用串并联结构的组合，兼具了串联型和并联型的优点。

机械手的运动是由电机驱动的。

电机将电能转换为机械能，通过传动装置驱动机械手的关节运动。

常见的电机类型包括直流电机、步进电机和伺服电机。

直流电机结构简单，控制方便，适用于低功率和低速应用；步进电机能够精确控制转角，适用于高精度应用；伺服电机能够实现闭环控制，在高速、高精度应用中表现出色。

2. 自动控制系统的设计机械手的自动控制系统包括感知、决策和执行三个层次。

感知层负责获取环境信息，包括视觉、力觉和位置等；决策层根据感知信息做出决策，确定机械手的动作；执行层控制机械手的关节运动，完成决策层指定的任务。

2.1 感知层设计感知层主要通过传感器获取环境信息。

常用的传感器包括摄像头、力传感器和位置传感器等。

摄像头可以获取图像信息，用于机械手对工件的识别和定位；力传感器可以测量机械手与工件之间的力和压力，用于力控制和力反馈；位置传感器可以测量机械手的关节位置，用于位置控制和位置反馈。

2.2 决策层设计决策层主要包括机械手的轨迹规划和动作生成。

轨迹规划是指给定起始点和目标点，确定机械手的运动路线；动作生成是指根据轨迹规划生成机械手的具体动作序列。

常用的算法包括插补算法、路径规划算法和运动学算法等。

2.3 执行层设计执行层主要由控制器和执行器组成。

控制器通过对电机的控制来驱动机械手的关节运动；执行器负责将电机的转动转化为机械手的关节运动。

基于Solidworks的机械手运动仿真设计０引言机械手对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。

工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门，更能提高劳动生产率和自动化水平。

随着现代生产的机械化和自动化的发展对机器人的需求越来越大因而对机器人的末端执行机构机械手的研究尤为重要。

一些软件的发展为机械手的设计分析提供了方便降低了生产成本，本设计是基于Ｓolidworks软件，使得设计效率大大提高[1]。

本文是为普通车床配套而设计的上料机械手。

它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。

１机械手工作原理上料机械手直接与工件接触的部件,它能执行人手的抓握功能。

手抓取物体以物体为中心,用两根手指包络物体。

根据抓取物体时的相对状态,靠手指与工件之间的摩擦力来夹持工件。

本上料机械手采用二指平动手爪,属于夹持式手爪,手指由四杆机构带动,当上料机械手手爪夹紧和松开物体时,手指姿态不变,作平动。

机械手手爪的结构见图1，①为支架、②气动杆、③和④为大螺钉、⑤和⑥为三孔连杆、⑦为小螺钉、⑧短连杆、⑨和⑩为手指。

通过气动杆②来传动力的，气缸带动气动杆②使之向上移动时,其它的杆件共同运动,此时手爪是处于握紧工件的过程;反之,当气缸带动气动杆②向下移动时, 手爪是处于张开的过程。

这样,用气缸带动连杆②做往复平动，从而使其它杆件运动,带动手爪张合，手指上的任意一点的运动轨迹为一弧摆动。

图1机械手装配简图2基于Ｓolidworks机械手仿真动画设计2.1Ｓolidworks介绍SolidWorks是一款功能强大的中高端CAD软件，方便快捷是其最大特色。

它有全面的零件实体建模、生成工作机构的分解动画制作和高级动画制作等功能该软件以参数化特征造型为基础，具有功能强大、易学、易用等特点，是当前最优秀的中档三维CAD软件之一。

实验十二机械手动作的模拟一、实验目的用步进顺控STL RET指令来实现机械手动作的模拟。

二、控制要求图中为一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升下降和左移右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。

当某个电磁阀线圈通电，就直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。

另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。

设备装有上、下限位和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个有八个动作。

三、机械手动作的模拟实验面板图此面板中的启动、停止用动断按钮来实现，限位开关用钮子开关来模拟，电磁阀和原位指示灯用发光二极管来模拟。

四、输入输出接线列表送。

机械手的上升、下降与左移、右移都是由双线圈两位电磁阀驱动气缸来实现的。

抓手对物件的松开、夹紧是由一个单线圈两位电磁阀驱动气缸完成，只有在电磁阀通电时抓手才能夹紧。

该机械手工作原点在左上方，按下降、夹紧、上升、右移、下降、松开、上升、左移的顺序依次运行。

它有手动自动等几种操作方式，下图表示出了自动运行方式的状态转移图。

状态图的特点是由某一状态转移到下一状态后，前一状态自动复位。

S2为初始状态，用双线框表示。

当辅助继电器M8041，M8044接通时，状态从S2向S20转移，下降输出Y0动作，当下限位开关X1接通时，状态S20向S21转移，下降输出Y0切断，夹紧输出Y1接通并保持。

同时启动定时器T0。

1S后定时器T0的接点动作，转至状态S22，上升输出Y2动作，当上升限位开关X2动作时，状态转移到S23，右移输出Y3动作。

右移限位开关X3接通，转到S24状态，下降输出Y0再次动作。

当下降限位开关X1又接通时，状态转移至S25，使输出Y1复位，即夹钳松开，同时启动定时器T1，1S之后状态转移到S26，上升输出Y2动作。

当上限位开关X2接通，状态转移至S27，左移输出Y4动作，到达左限位开关X4接通，状态返回S2，又进入下一个循环。

实训二四节传送带的模拟控制
一、 实验目的
用步进指令来实现机械手动作的模拟，进一步熟练掌握PLC的编程和程序调试。

二、 实验设备
三菱FX2N-48MR；PLC实验模块（THPLC-C）；SC-09编程线；计算机（FXGP-WIN编程软件）；连接导线若干。

三、 控制要求
起动后，先起动最末的皮带机，1s后再依次起动其它的皮带机；停止时，先停止最初的皮带机，1s后再依次停止其它的皮带机；当某条皮带机发生故障时，该机及前面的应立即停止，以后的每隔1s顺序停止。

实验目的
四、 四节传送带的模拟实验面板图：
上图中的A、B、C、D表示过载或故障设定；M1、M2、M3、M4表示传送带的运行。

此面板中的启动和停止分别用动合按钮来实现，过载或故障设置用钮子开关来模拟，电机的运行用发光二极管来模拟。

五、 I/O地址分配
输入地址 输出地址 启动按钮X0KM1（M1）Y1
FR1（M1）X1KM2（M2）Y2
FR2（M2）X2KM3（M3）Y3
FR3（M3）X3KM4（M4）Y4
FR4（M4）X4
停止按钮X5
六、 实训内容及要求
⑴按照上述I/O分配设计程序梯形图；
⑵连接模拟电路，调试并运行程序；
⑶将调试运行正常的梯形图写入实验报告。

（实验报告包括：1、实验目的2、控制要求3、I/O口分配4、梯形图5、实验结果）。

实训指导： 1.参考SFC ：
2.参考梯形图：。

高速计数器指令的使用
（2）执行HDEF指令之前，必须将高速计数 器控制字节的位设置成需要的状态，否则 将采用默认设置。默认设置为：复位和起 动输入高电平有效，正交计数速率选择4× 模式。执行HDEF指令后，就不能再改变计 数器的设置，除非CPU进入停止模式。
（3）执行HSC指令时，CPU检查控制字节和 有关的当前值和预置值。
操作面板
控制要求
某机械手用来将工件从A点搬运到B点。 （学生）思考：如何解决准确定位的问题？
任务分析
选择手动工作方式时手动开关I2.0为1 状态，将跳过自动程序，执行公用程序和 手动程序。选择自动工作方式时I2.0为O状 态，将跳过手动程序，执行公用程序和自 动程序。
外部接线图
程序
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（2）高速计数器指令HSC。根据高速计数器 控制位的状态和按照HDEF指令指定的工作 模式，控制高速计数器。参数N指定高速计 数器的号码。
高速计数器指令的使用
（1）每个高速计数器都有一个32位当前值和一个32位预置值， 当前值和预设值均为带符号的整数值。要设置高速计数器的新 当前值和新预置值，必须设置控制字节，令其第五位和第六位 为1，允许更新预置值和当前值，新当前值和新预置值写入特 殊内部标志位存储区。然后执行HSC指令，将新数值传输到高 速计数器。当前值和预置值占用的特殊内部标志位存储区如表 6-10所示。除控制字节以及新预设值和当前值保持字节外，还 可以使用数据类型HC
授课内容
2.3.1立即类指令 立即读指令用于输入I接点，立即读指令读取
实际输入点的状态时，并不更新该输入点对应的 输入映像寄存器的值。如：当实际输入点（位） 是1时，其对应的立即触点立即接通；当实际输入 点（位）是0时，其对应的立即触点立即断开。

实训七机械手动作的模拟控制
一、实训目的
实现机械手动作的模拟。

二、面板图
三、控制要求
1.总体控制要求：如面板图所示，工件在A处被机械手抓取并放到B处。

2.机械手回到初始状态，SQ4=SQ2=1，SQ3=SQ1=0，原位指示灯HL点亮，按下“SB1”启动开关，下降指示灯YV1点亮，机械手下降，（SQ2=0）下降到A处后（SQ1=1）夹紧工件，夹紧指示灯YV2点亮。

3.夹紧工件后，机械手上升（SQ1=0），上升指示灯YV3点亮，上升到位后（SQ2=1）,机械手右移（SQ4=0）,右移指示灯YV4点亮。

4.机械手右移到位后（SQ3=1）下降指示灯YV1点亮，机械手下降。

5.机械手下降到位后（SQ1=1）夹紧指示灯YV2熄灭，机械手放松。

6.机械手放松后上升，上升指示灯YV3点亮。

7.机械手上升到位（SQ2=1）后左移，左移指示灯YV5点亮。

8.机械手回到原点后再次运行。

四、端口分配及接线图
2.PLC外部接线图
五、程序设计。

目录一、绪论1二、课题介绍 2三、设计内容及要求 31、设计要求32、控制要求3四、控制原理介绍及图示41、机械手动作的模拟实验面板图42、输入/输出接线列表43、控制过程4五、设计思想及程序框图5六、控制方案6方案一：1、工作过程分析62、梯形图73、梯形图指令8方案二：1、工作过程分析92、梯形图103、梯形图指令11七、硬件设计121、元器件选择122、元器件清单123、硬件控制原理图13八、运行调试14九、小结15十、参考文献16附录17一、绪论可编程序控制器（programmable controller），现在一般简称为PLC （programmable logic controller），它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术、通信网络技发展起来的一种通用的工业自动控制装置。

以其显著的优点在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制三大支柱之一。

在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是继电器控制占主导地位。

传统的继电器控制具有结构简单、易于掌握、价格便宜等优点，在工业生产中应用甚广。

但是控制装置体积大、动作速度较慢、耗电较多、功能少，特别是由于它靠硬件连线构成系统，接线繁杂，当生产工艺或控制对象改变时，原有的接线刻控制盘就必须随之改变或更换，通用性和灵活性较差。

PLC的应用领域非常广，并在迅速扩大，对于而今的PLC几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方就需要PLC，尤其近几年来PLC的性价比不断提高已被广泛应用在冶金、机械、石油、化工、轻功、电力等各行业。

PLC 能在恶劣的环境如电磁干扰、电源电压波动、机械振动、温度变化等中可靠地工作，PLC的平均无故障间隔时间高，日本三菱公司的F1系列PLC平均无故障时间间隔长达30万h，这是一般微机所不能比拟的。

机械手通常应用于动作复杂的场合来代替人的反复的操作，从而节省人的劳动，普通继电器由于其体积和接口等各方面限制，经常被应用于动作简单的电气及流水线控制，而PLC以其可靠性高、抗干扰能力强;控制系统构成简单。