机械手的控制设计

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机械手PLC控制系统的设计

作者：金洪吉

来源：《中小企业管理与科技·中旬刊》2015年第10期

摘 要：在现实中，很多工业生产领域都有其自身的传输系统，而在传输系统中使用最多的便是机械手这一现代化的工作，它是完全使用一种名为圆柱坐标的方式对物品等进行空间上的转移，这种方式可以较好的对机械手进行准确的定位，实现了在不同环境下有效完成工作任务的目的，在许多的机械生产等领域，都可以使用机械手来对人工进行较好的代替，实现了对人体的较好保护，同时也节省了大批生产成本。论文首先对机械手的系统化设计进行相应的分析与解释，随后又将其在工业化生产过程中所起到的巨大作用进行了详细的分析。

关键词：机械手；PLC；控制系统

作为一种专门设计用来代替人工的多功能机械，机械手可以对不同的位置进行多方位的自动化定位，它拥有很高的自由性，在不同的情境中都能够很好地实现对目标物的搬运功能，现实中很多工业生产的流水线都在使用这一机械，它不仅能够很好地节省体力劳力，对于劳动工人的生命安全的保护起到了巨大的作用，而且它的成本相对于人工劳动力较为低廉，在很大程度上节省了生产成本，正是这一机械工具在工业化生产中的投入使用，为我国工业现代化的发展提供了很强的主力。在现实中，各种轻工业、重工业、电子等行业中，通过核心控制系统的控制，操纵着多个机械化的工具实现工作流水化，使得产生过程具备了很强的广泛与灵活性。

1 机械手运用现状

在现阶段工业生产领域，控制系统属于最为核心的部门，而在控制系统做出相关行动指令之后，需要有执行系统对相关的指令进行执行，而机械手正是执行系统中最为关键且新颖的一个工具，它是现代化工业系统的现代化代表，在工业化生产领域它具有很好的应用性，并且已经取得了十分满意的效果。机械手的使用在很大程度上降低了工业化生产对人工的依赖程度，在现阶段人力资源短缺、招工难的浪潮中，很好地解决了公司的招工难题。就当前的机械手使用来看，很多类型的机械手都在使用气动驱动模式，这种模式相对于其他类型具有十分明显的优越性，不但机械设计结构简单易懂，而且在使用中也能够做到方便快捷，只有对气压进行很好地控制，才能对其进行理想的操作。

基于PLC的搬运机械手控制系统设计

搬运机械手是一种自动化设备，广泛应用于工业生产中的物料搬运、装卸、组装等工序。为了实现搬运机械手的自动化控制，可以采用基于可编程逻辑控制器（PLC）的控制系统。本文将介绍一个基于PLC的搬运机械手控制系统的设计。

搬运机械手控制系统的主要功能是对机械手的运动进行控制。基于PLC的控制系统可以实现对机械手的运动、速度和位置等参数进行精确控制，从而提升机械手的工作效率和准确性。

首先，需要确定搬运机械手的运动方式和结构。常见的机械手运动方式包括直线运动、旋转运动和联动运动等。根据任务需求，可以选择合适的运动方式和结构。

然后，需要选择合适的PLC设备。PLC是一种专门用于工业自动化控制的设备，具有高可靠性、灵活性和可扩展性等特点。根据机械手的规模和工作要求，选择适当的PLC设备。

接下来，需要设计搬运机械手的控制电路。控制电路是实现机械手运动控制的关键部分，包括传感器、电磁阀、继电器等元件的连接和控制逻辑的设计。

在设计控制逻辑时，可以使用PLC提供的编程软件进行编程。根据机械手的工作要求和操作流程，编写PLC程序，实现对机械手的自动控制。

此外，还需要设计人机界面（HMI）用于操作和监控机械手的运行状态。HMI通常使用触摸屏或按钮等输入设备，以及显示屏或指示灯等输出设备。通过HMI，操作人员可以控制机械手的运动和监控运行状态。 最后，进行系统调试和测试。在将系统投入使用之前，需要进行调试和测试，确保搬运机械手的运动控制正常，并满足工作要求。

总结起来，基于PLC的搬运机械手控制系统设计包括确定运动方式和结构、选择合适的PLC设备、设计控制电路、编写PLC程序、设计人机界面以及进行系统调试和测试等步骤。通过PLC控制系统的应用，可以提高机械手的自动化程度，提升生产效率和产品质量。

滁州职业技术学院成人高等教育

毕 业 设 计

课 题： 机械手的动作控制

设计时间：

班 级： 09级机电一体化（3）班

学 号：

姓 名：

指导教师： 李文萱

2011届机电一体化专业（09级机电3班）毕业设计任务书

-----机械手动作的控制

一、任务描述

机械手是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，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。械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，有些操作装置需要由人直接操纵。

二、设计目的

通过本次设计让学生了解一般PLC控制系统设计的过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法，同时也是对既往知识的复习、巩固和灵活应用的过程，可以提高学生的整体观，为今后走向工作岗位提供实践经验。

三、控制任务和一般要求

示意图中为一个机械手取与放的搬运系统，原点为左上方所达到的极限位置，搬运过程是机械手将工件由A传送到B。分别设计出手动和自动控制的程序。

1.上升和下降，左移和右移的执行均由双线圈二位电磁阀推动气缸来完成。

2.当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一但下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使此时线圈断电，机械手要仍然要保持现有的下降动作状态，直到相反方向的电磁阀线圈通电为止。

3.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，线圈断电执行放松动作。

4.设备装有上、下限位和左、右限位开关；夹紧和放松可以由限位开关来实现也可以利用定时器来实现。

5.当工件处于B处上方准备下放时，为确保安全，用光电开关检测B处有无

工件，只有在B处无工件时才能发出下放信号。

目录

1机械手的工作原理

1.1 机械手的概述……………………………………………………………………1

1.2 机械手的工作方式………………………………………………………………2

2机械手控制程序设计

2.1 输入和输出点分配表及原理接线图……………………………………………3

2.2 控制程序…………………………………………………………………………4

3梯形图及指令表

3.1 梯形图………………………………………………………………………… 9

3.2 指令表…………………………………………………………………………11

总结 ………………………………………………………………………………13

参考文献………………………………………………………………………… 14

附录………………………………………………………………………… 15

机械手自动操作控制的PLC程序设计

1

1机械手的工作原理

1.1 机械手的概述

能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，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。

机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机 械手设计的关键参数。自由 度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。 机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。