机械设计与制造专业气动机械手设计说明

1、毕业设计（论文）题目：气动机械手设计摘要在设计机械臂底座时，使用了两个电机来提供动力。左侧电机经谐波减速器减速后，由齿轮控制臂的转动，右侧电机为臂的弯曲动作提供动力。电机2也经过谐波减速器减速后，通过长轴将动力传递到底部的小齿轮，再由小齿轮与大齿轮啮合，将动力传递给垂直锥齿轮，再将动力被传送到垂直锥齿轮。通过锥齿轮之间的啮合，将动力和运动传递给水平轴，从而通过键连接将动力传递给皮带轮。这样，皮带轮以一定的速度连续旋转，通过同步齿形带将动力传递给臂节。在设计臂关节结构时，我们使用两个同步齿形带轮来传递动力，带轮与轴和机械离合器的左半部分连接，使轴与离合器的左半部分连接旋转。右半部是电磁制动器，制

2、动器的左半部与离合器的右半部连接，通过盘与上臂连接。这时，当电磁铁通电时，制动器被拉入，此时离合器也被释放。这样，上臂就停在想要的位置。当电磁铁失去动力时，由于弹簧力的作用，制动器被推开，同时离合器在弹簧力的作用下自动接合，机械臂恢复原来的运动。注意：机械臂的运动受到手部结构的限制。在手臂的运动到达结构位置之前，它必须自动停止。机械臂的机械位置由关节处离合齿上齿的突出部分决定。机械臂自动停在极限位置，完全靠离合齿上的凸部与滑块的接触来实现反向运转的状态。为了使离合器齿轮能够顺利脱开啮合，离合器齿轮上凸部斜面的上升角arctg。只有满足这个条件，离合齿凸部的斜面与滑块滑动时才不会自锁。这样手臂可

3、以自动停止和反向动作！方案二本方案与方案一的不同之处在于臂节的结构设计。它的设计使中心轴不旋转。相反，在正时皮带轮上安装两个轴承。这样皮带轮可以在不影响轴的情况下自由转动，离合器的左半边加工在皮带轮上，既减少了空间又提高了强度。其余与方案1相同。关键词：机械臂；限位；啮合;第一章前言1.1。工业机器人概述工业机器人由机械手（机械体） 、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置组成。生产设备。特别适用于多品种、多批次的柔性生产。对稳定、提高产品质量、提高生产效率、改善劳动条件和产品的快速更新换代具有非常重要的作用。机器人技术是一门综合计算机、控制论、机械学、信息与传感技术、人工智能、仿生学等学科的高科

4、技。机器人的应用是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是简单意义上的替代人类劳动，而是一种结合了人和机器能力的拟人化电子机械设备。从某种意义上说，它也是机器进化过程的产物。它是工业界和非工业界重要的生产和服务设计，也是先进制造技术领域不可缺少的工具。缺乏自动化设备。机械手是模仿人手的部分动作，按照给定的程序、轨迹自动抓取、搬运或操作并自动执行的自动化机械装置。工业生产中使用的机械手称为“工业机械手”。机械手在生产中的应用，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；特别是在高温、高压、低温、低压、粉尘、爆炸、有毒气体和放射性等恶劣环境中，代替人进

5、行正常工作，意义更为重大。因此在机械加工、冲压、铸造、锻造、焊接、热处理、电镀、涂装、装配、轻工、运输等方面的应用越来越广泛。机械手结构比较简单，专业性强. ，只是机床的上下料装置，是附在机床上的专用机械手。随着工业技术的发展，已经制成了一种“程控万能机械手”，简称万能机械手，可以根据程序控制独立进行重复性操作，适用范围广。由于通用机械手能快速改变工序，适应性强，已广泛应用于中小批量不断变化的生产品种的生产中。1.2.机械手的组成及分类1.2.1.机械手主要由执行器、驱动系统、控制系统和位置检测装置组成。各系统之间的关系如图2-1所示。机械手组成框图：1-1(一)执行机构包括手、手腕、手臂和柱

6、子等零件，以及一些额外的行走机构。1.手：也就是与物体接触的部分。由于与物体接触的形式不同，可分为抓手和吸附手。在本主题中，我们采用抓手结构。抓手由手指（或爪子）和传力机构组成。手指是与物体直接接触的部件。常用的手指动作有旋转式和平移式。旋转指结构简单，制造容易，应用广泛。平移式由于结构较复杂，使用较少，但平移式手指夹紧圆形零件时，工件直径的变化不会影响轴的位置，因此适用于夹紧工件大的直径变化。手指结构取决于被抓物体的表面形状、被抓部分（轮廓或孔洞）以及物体的重量和大小。常用的手指形状有扁平、 V形和弯曲的：手指包括外夹和支撑；索引包括两指、多指和两指。传力机构通过手指产生夹持力，完成夹持和放

7、置物体的任务。最常用的传力机构类型有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、螺母弹簧式和重力式。2.手腕：它是连接手和手臂的部分，可以用来调整被抓物体的方位（即姿势）3.手臂：手臂是支撑被抓物、手和手腕的重要部位。手臂的作用是带动手指抓取物体并按预定要求移动到指定位置。工业机械手的机械臂通常由驱动机械臂运动的部件（如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、丝杆机构和凸轮机构等）与驱动源配合组成（如液压、气压或马达等）来实现手臂的各种运动。4.栏目：立柱是支撑手臂的部分，立柱也可以是手臂的一部分。手臂的旋转运动和提升（或俯仰）运动与立柱密切相关。机械手的支架有时因工作需要可以横向移动，称为

8、活动支架。5 、行走机构：当工业机械手需要完成远距离作业或扩大使用面积时，可在机座上安装滚轮式行走机构，分滚轮、导轨等行走机构，实现整机运动的工业机械手。滚筒布有有轨和无轨两种。对于驱动辊的运动，应加装机械传动装置。6 、机座：机座是机械手的基础部分，机械手的执行机构和驱动系统的各个部件都安装在机座上，起到支撑和连接的作用。( 2 )驱动系统驱动系统由动力装置调整装置和驱动工业机械手执行器运动的辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、气动传动和机械传动。控制系统是按规定要求控制工业机械手运动的系统。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（或机械停止定位）系统组成。控制系统有电控

9、和射流控制两种，按规定程序控制机械手运动。并记忆给予机械手的指令信息（如动作顺序、运动轨迹、运动速度和时间） ，同时根据其控制系统的信息向执行器发出指令，监控机械手的运动情况如有必要。发生故障时发出报警信号。( 2 )控制系统控制系统是按规定要求控制工业机械手运动的系统。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（或机械停止定位）系统组成。有两种控制系统：电气控制和喷射控制。它按照指定的程序控制机械手的运动，并记忆给机械手的指令信息（如动作顺序、运动轨迹、运动速度和时间） ，同时按照规定的程序控制系统。机械手的信息。向执行器致指令，必要时监控机械手的动作，当动作出错或发生故障时发出

10、报警信号。1.2.2.机械手的分类工业机械手有很多种。关于分类问题，目前国内还没有统一的分类标准。这里暂时按照使用范围、驱动方式和控制系统进行分类。（一）按目的机械手可分为专用机械手和通用机械手：1 、专用机械手它是一种附在主机上的机械装置，有固定的程序，没有独立的控制系统。该专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠、成本低廉的特点。2.万能机械手是一种控制系统独立、程序可变、动作灵活多样的机械手。在表演领域，它的动作程序是可变的，可以通过调整在不同的场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。通用机械手工作面积大、定位精度高、通用性强，适用于不断变化生产品种的中小批量自动化生产。通用

11、机械手根据控制和定位方式的不同可分为简易型和伺服型两种。连续控制，伺服型有伺服系统定位控制系统，一般伺服型万能机械手属于数控型。( 2 )按驱动方式分1 、液压传动机械手它是一种通过液压驱动执行器运动的机械手。其主要特点是：抓取重量可达数百公斤以上，传动平稳，结构紧凑，动作灵敏。但是对密封装置的要求比较严格，否则漏油会对机械手的工作性能产生很大的影响，不适合在高温和低温下工作。如果机械手采用电液伺服驱动系统，可以实现连续轨迹控制，扩大机械手的通用性，但电液伺服阀制造精度高，对油液过滤要求严格，成本高。2.气动传动机械手它是通过压缩空气的压力驱动执行器运动的机械手。其主要特点是：介质来源极为方便

12、，输出力小，气动动作快，结构简单，成本低。但由于空气的可压缩特性，工作速度稳定性差，冲击大，气源压力低，抓重一般30公斤3.机械传动机械手即由机械传动机构（如凸轮、连杆、齿轮齿条、间歇机构等）驱动的机械手。它是附在工作主机上的专用机械手，其动力由工作机传递。其主要特点是动作准确可靠，用于工作主机的装卸。动作频率大，但结构大，动作程序不可变。4.电驱动机械手即采用感应电机、直线电机或功率步进电机等特殊结构的机械手直接驱动执行器的运动，因为它不需要中间转换机构，所以机械结构简单。其中直线电机机械手运动速度快，行程长，易于维护和使用。目前这样的操纵者不多，但有未来。( 3 )按控制方式1.点控制它的

13、运动是在空间中从一个点到另一个点的运动，在运动过程中它只能控制几个点的位置，而不能控制它的运动轨迹。如果要控制的点数较多，必然会增加电气控制系统的复杂性。今天使用的专用和通用工业机器人都属于这一类。2.连续跟踪控制其运动轨迹是空间上任意连续曲线，其特点是设定点无限大，整个运动过程受控，可以实现平稳准确的运动，应用广泛，但电气控制系统为复杂的。这类工业机械手一般由小型计算机控制。第二章机械手设计气动机械手的基本要求是能够快速准确地拾取、放置和运输物体，这就要求其具有高精度、快速响应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度，并且可以在任意位置自动进行位置。气动机械手的设计原则是：充分分析操作

14、对象（工件）的操作技术要求，制定最合理的操作程序和流程，满足系统功能要求和环境条件；明确工件的结构、形状和材料特性、定位精度要求、抓取和搬运的受力特性、尺寸和质量参数，从而进一步确定机械手的结构和操作控制要求；尽量选择形状的标准元件，简化设计和制造过程，兼顾通用性和特殊性，可以实现灵活的转换和编程控制。本次设计的机械手为通用型气动上下料机械手，是一种适用于批量或中小批量生产并可以改变动作程序的自动搬运或操作设备。劳动强度大，操作单调。频繁的生产场合。也可用于操作环境恶劣的生产场合。2.1 .机械手的坐标类型和自由度根据机械臂及其组合运动形式的不同，其坐标类型可分为笛卡尔坐标型、圆柱坐标型、球面

15、坐标型和关节型。由于机械手的手臂在装卸时有升降、收缩和旋转运动，因此采用圆柱坐标式。对应的机械手具有三个自由度。为了弥补升降动作小的缺点，增加了摆臂机构，增加了摆臂上下摆动的自由度。图2-1机械手运动示意图2.2 .机械手手部结构设计为了使机械手更加通用，机械手的手部结构设计为可更换结构。工件为棒材时，采用夹手；当工件为片材时，采用气流负压吸盘。2.3 .机械手腕部结构设计考虑到机械手的通用性，又因为要抓取的工件是水平放置的，所以必须给手腕提供旋转运动，才能满足工作的要求。因此，将手腕设计为旋转结构，实现手腕旋转运动的机构为旋转圆柱体。2.4 .机械手手臂结构设计根据抓取工件的要求，该机械手的

16、手臂具有三个自由度，即手臂的伸展、左右旋转和下降（或俯仰）运动。臂的转动和升降是由立柱实现的，立柱的横向运动就是臂的横向运动。手臂的各种运动由气缸实现。2.5 .机械手的驱动方案设计由于气动传动系统动作快、响应灵敏、阻力损失和泄漏小、成本低，因此机械手采用气动传动。2.6 .机械手控制方案设计考虑到机械手的通用性和点控的使用，我们采用可编程逻辑控制器（PLC）来控制机械手。当机械手的动作流程发生变化时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷。2.7 .机械手主要参数1 、机械手的最大抓取重量是其规格的主要参数。由于采用气动方式驱动，所以要抓取的物体不宜过重。检查相关机械手的设计参数，并结合工

17、业生产的实际情况。所取工件的质量为 5 kg2 、基本参数 运动速度是机械手的主要基本参数。操作节奏对机械手的速度提出了要求，设计速度过低限制了其使用范围。影响机械手速度的主要因素是手臂伸展和旋转的速度。机械手的最大移动速度设计为。最大挥杆速度设计为。平均移动速度为。平均转弯速度为。机械手运动时，在启停过程中有加速和减速。用速度-行程曲线来描述速度特性更为全面。因为平均速度与行程有关，所以用平均速度来表示速度更符合速度特性。除运动速度外，手臂设计的基本参数是伸缩行程和工作半径。大多数机械手被设计成相当于一个人坐着或站着，有一点步行空间。过大的伸缩行程和工作半径必然会增加加重力矩，降低刚度。在这

18、种情况下，最好使用自动变速器装置。经统计比较，确定机械臂伸缩行程为600mm，最大工作半径约为。手臂提升行程设定为。定位精度也是基本参数之一。机械手的定位精度为。2.8 .机械手技术参数一览表1.使用：用于自动输送线的装卸。2、设计技术参数：1 、把握重量：2.自由度数： 4个自由度3.坐标类型：圆柱坐标4 、最大工作半径：5 、手臂最大中心高度：6.手臂运动参数：伸缩行程伸缩速度起升行程起升速度摆动圈摆动速度7.手腕运动参数：回转周长摆动速度8.手指握围：棒材：9、定位方式：行程开关或可调机械挡块等。10 、定位精度：1 1.驱动方式：气动传动1 2.控制方式：机械臂剖面图 图2- 6第三章

19、手部结构设计为了使机械手更加通用，机械手的手部结构设计为可更换结构。工件为棒材时，采用夹手：如有实际需要，也可换成气动吸盘结构。3.1夹持手结构抓手结构由手指（或抓手）和传力机构组成。传力结构的类型很多，如斜槽杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式等。3.1.1手指形状及分类夹持式是最常见的一种，其中常用的有两指式、多指式和双手两指式：根据手指夹持工件的部位，可分为两种：夹式（或膨胀式）和外夹式。类型：手指按模仿人手的手指动作可分为支点旋转式、两支点旋转式和移动式（或直行式） ，其中两支点旋转式是基本型。当两支点旋转式手指的两个枢轴点之间的距离减小到无穷大时，它就变成了一个枢轴式手指；同样

20、，当两支点旋转型手指的长度变为无限大时，它就变成了移动型。 .该旋转指开闭角度小，结构简单，制造容易，应用广泛。移动式应用较少，结构相对复杂，体积庞大。移动式手指夹持不同直径零件时，不影响其轴心位置，能适应不同直径的工件。3.1.2设计时要考虑的几个问题( 1 )有足够的抓握力(即夹紧力)在确定手指的握力时，除了工件的重量外，还应考虑传动或操作过程中产生的惯性力和振动，以确保工件不会松动或脱落。( 2 )手指间应有一定的开合角度两指开合的两个极端位置之间的夹角称为指开合角。手指的开合角度应保证工件能顺利进入或脱离。如果夹持不同直径的工件，应考虑直径最大的工件。对于移动手指，只需要开合范围即可。

21、( 3 )保证工件的准确定位为了保持手指与被夹持工件的准确相对位置，必须根据要抓取的工件形状选择相应的手指形状。例如，圆柱形工件使用带有“ V ”形面的手指进行自定心。( 4 )有足够的强度和刚度手指除了受到夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中产生的惯性力和振动的影响。需要足够的强度和刚度来防止断裂或弯曲变形。结构应尽可能简单紧凑。 ，重量轻，并使手的中心在手腕的旋转轴上，从而最大限度地减少手腕的扭转力矩。( 5 )考虑抓取物体的要求根据机械手的工作需要，相比较而言，我们使用的机械手的手部结构是支点两指旋转式。由于工件多为圆柱形，因此手指的形状设计为V形，其结构见附图。3.1.3手动

22、夹紧油缸的设计1.手驱动力的计算本课题气动机械手的手部结构如图3-2所示。图3-2齿条和小齿轮手其工件重量G= 5公斤V形指, ,摩擦系数为(1)根据手部结构的传动示意图，其驱动力为：(2)根据手指夹持工件的方位，可得到夹持力的计算公式：所以(3)实际驱动力：我，因为传力机构是由齿条和小齿轮驱动的，所以一起拿来拿。如果要抓取的工件的最大负载采取速度，然后：所以因此，夹持工件所需的夹持气缸的驱动力为。2 、筒体直径该气缸是单向作用气缸。根据力平衡原理，单向作用缸活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力。公式是：其中： -活塞杆上的推力， N- 弹簧反作用力， N- 气缸工作

23、时的总阻力，N- 气缸工作压力， Pa弹簧反作用力计算如下：=其中： - 弹簧刚度， N/m- 弹簧预压， m- 活塞行程，米- 弹簧丝直径， m- 弹簧平均直径， 。- 弹簧的有效圈数。- 弹簧材料的剪切模量，一般取在设计中，必须考虑负载率的影响，则：单向作用气缸的直径由上述分析得出：代入相关数据得到所以：查看相关手册进行四舍五入并获得从, 可以得到活塞杆的直径：，根据公式检查活塞杆的直径有：其中， ，然后：满足实际设计要求。3、气缸壁厚的设计缸筒直接承受压缩空气压力，必须有一定的厚度。一般筒体壁厚与直径之比小于等于1/10 ，其壁厚可按薄壁筒体公式计算：式中：6气缸壁厚，mm-缸径，毫米-

24、 实验压力，采取，Pa材质：ZL3, =3MPa代入已知数据，壁厚为：取，圆柱的外径为：第四章手腕结构设计考虑到机械手的通用性，又因为要抓取的工件是水平放置的，所以必须给手腕提供旋转运动，才能满足工作的要求。因此，将手腕设计为旋转结构，实现手腕旋转运动的机构为旋转圆柱体。手腕的自由度手腕是连接手和手臂的部分。它的作用是调整或改变工件的方位，因此具有独立的自由度，使机械手适应复杂的运动要求。手腕自由度的选择与机械手的通用性、加工工艺要求、工件的位置和定位精度等诸多因素有关。由于该机械手所抓取的工件是水平放置的，考虑到通用性，只能将手腕设置为绕x轴旋转，以满足工作的要求。 )气缸，所以我们选择旋转

25、气缸。它结构紧凑，但旋转角度较小，需要更紧密的密封。4.2手腕驱动力矩的计算4.2.1手腕旋转所需的驱动扭矩手腕的转动、上下左右摆动都是旋转运动。驱动手腕转动时的驱动力矩必须克服手腕启动时产生的惯性力矩、手腕转轴与支撑孔、动板与缸径、固定位置之间的摩擦阻力力矩。密封装置在板、端盖等处的摩擦阻力矩是由于转动件中心与转动轴线不对中而产生的部分重力力矩。图4-1为腕力示意图。1.工件2.手3.手腕图4-1手碗转动时的受力状态手腕转动所需的驱动扭矩可计算如下：其中： - 驱动手腕旋转的驱动扭矩( )；惯性（ ） ；-偏心时刻( ) 。; - 手腕回转缸活动件与固定件、缸膛、端盖等密封装置之间的摩擦阻力

26、。时刻( );基于腕力计算各阻力矩的分析如图4-1所示：1.手腕加速时产生的转动惯量如果手腕的启动过程以恒定加速度运动，则手腕转动时的角速度为 ，启动过程所用的时间为，则：其中： - 手腕转动中涉及的部件绕转动轴的转动惯量；- 工件绕手腕旋转轴的转动惯量。如果工件的中心与旋转轴不重合，则其转动惯量为：其中： - 工件绕通过重心的轴的转动惯量：工件重量（N）；- 工件重心到旋转轴的偏心距离（cm），（弧度/s）手腕转动时；- 启动过程所需的时间（ s ）；启动过程旋转的角度（弧度） 。、手腕转动部分与工件在转动轴上的偏重产生的偏重力矩M为+ ( )式中： 手腕转动部分的重量（N）；- 手腕转动部

27、分重心到转动轴的偏心距离（ cm）当工件重心与手腕转动轴重合时，则。3 、腕部转轴在轴颈处的摩擦阻力力矩( )式中： , 转轴的轴颈直径（cm）；- 摩擦系数，用于滚动轴承，用于滑动轴承；, - 在 - 处的支撑反作用力(N)可根据腕部旋转轴的受力分析求解，根据，得到：同样，根据(F) ，我们得到：其中： - 重量（N）, 长度尺寸（cm）如图4-1所示。4、回转缸动盘与缸膛、定盘、端盖等密封装置的摩擦阻力矩M密封与选用的密封装置类型有关，应根据具体情况。4.2.2回转缸驱动力矩的计算手腕部旋转运动中使用的旋转气缸为单叶片旋转气缸。其原理如图4-2所示。动板密封圈4将气腔一分为二。当压缩气体从

28、a孔进入时，推动输出轴逆时针旋转4 ，低压腔内的气体从b孔排出。相反，输出轴顺时针旋转。单叶片气缸压力P与驱动扭矩M的关系为：， 或者第五章臂伸缩、升降、回转油缸的尺寸设计与校核5.1 臂式伸缩油缸尺寸设计及校核5.1.1臂式伸缩油缸尺寸设计臂伸缩油缸采用标准油缸。请参考各种型号的结构特点和尺寸参数。结合本次设计的实际要求，气缸为CTA型气缸。尺寸系列的初始直径为100/63：5.1.2尺寸检查1、检查尺寸时，只需检查圆柱直径= 63mm，半径R = 的圆柱尺寸是否31.5mm满足使用要求，设计使用压力，然后是驱动力：确定手腕的质量50kg，设计加速度，惯性力2.考虑活塞的摩擦力等，设定摩擦系

29、数，总兵力因此，标准CTA气缸的尺寸满足实际驱动力要求。5.1.3.导向装置气动驱动机械臂在进行伸缩运动时，为了防止臂绕轴转动，保证手指方向正确，防止活塞杆受到较大弯矩的影响，以增加刚性手臂，在设计手臂结构时，应该使用指南。具体安装形式应根据设计的具体结构和被抓物体的重量来确定。同时，在结构设计和布局上应尽量减少运动部件的重量和对转动中心的惯性。目前常用的导杆装置有单导杆、双导杆、四导杆等。本设计中采用单导杆来增加臂的刚性和导向。5.1.4平衡装置在本设计中，为了使手臂的两端尽可能接近重力力矩平衡状态，减少重力力矩对手抓一侧性能的影响，在臂架上安装了平衡装置。侧臂伸缩油缸，装置装有砝码和砝码。

30、挡块的质量根据被抓物的重量和气缸的运行参数进行调整，使两端尽可能接近平衡。臂举油缸的尺寸设计与校核5.2.1尺寸设计气缸运行长度设计为= 118mm，气缸直径为= 110mm，半径 R= 55mm，气缸运行速度，加速时间= 0.1s，压力 p = 0.4MPa，则驱动力5.2.2尺寸检查1. 确定手腕的质量是80kg，然后是重力设计 加速度, 惯性 力考虑活塞的摩擦力等，设定摩擦系数，总兵力因此，设计尺寸符合实际使用要求。5.3 臂回转缸的尺寸设计与校核5.3.1尺寸设计气缸长度设计为，气缸直径为，半径R= 105mm，轴径半径，气缸运行角速度= ，加速时间为0.5s，压力，那么扭矩：5.3.

31、2尺寸检查1.测量手臂旋转所涉及的零件质量，分析零件的质量分布，质量密度等价地分布在一个半径的圆盘上，则转动惯量：( )考虑轴承与油封之间的摩擦，设定摩擦系数，总驱动扭矩设计尺寸满足使用要求。第6章机械手PLC控制设计考虑到机械手的通用性和点控制的使用，我们使用可编程逻辑控制器（PLC）来控制机械手。当机械手的动作过程发生变化时，只需更改PLC程序即可实现，非常方便快捷。可编程控制器的选型及工作流程6.1.1目前，世界上可编程逻辑控制器的生产厂家众多，如日本三菱公司的F系列PC、德国西门子的SIMATIC N5系列PC 、日本欧姆龙的C型和P型PC等。 (立石)株式会社。考虑到该机械手的输入输

32、出点不多，工作流程比较简单，并且考虑到制造成本，本设计选用了OMRON公司的C28P可编程逻辑控制器。6.1.2可编程控制器通过执行用户程序来完成各种控制任务。为此，使用了循环扫描方法。具体工作过程可分为4个阶段。第一阶段是初始化过程。可编程控制器的输入端不直接与上位机相连， CPU对输入输出状态的查询是针对输入输出状态寄存器的。 I/O 状态寄存器也称为I/0状态表。该表是专门用于存储 I/O 状态信息的存储区域。存储输入状态信息的存储器称为输入状态寄存器；存储输出状态信息的存储器称为输出状态寄存器。开机时， CPU首先清空I/0状态表，然后进行自诊断。当确认其硬件工作正常时，进入下一阶段。

33、第二阶段是输入信号的处理阶段。在处理输入信号阶段， CPU对输入状态进行扫描，将得到的各个输入端的状态信息致到I/O状态表中存储。在同一个扫描周期内，每个输入点的状态在I/0状态表中保持不变，不会受到每个输入端信号变化的影响，所以运算结果不会混淆，正确执行在这个周期的用户程序是有保证的。第三阶段是程序处理阶段。当所有输入状态信息进入I/0状态表时， CPU工作进入第三阶段。在这个阶段，可编程控制器依次扫描用户程序，根据每个I/0状态及相关指令进行运算处理，最后将结果写入I/0状态表的输出状态临时寄存器。第四阶段是输出处理阶段。段CPU完成对用户程序的扫描处理，将运算结果写入I/0状态表状态临时

34、寄存器。此时，输入信号从输出状态寄存器中取出，送入输出锁存电路，驱动输出继电器线圈，控制受控设备执行各种相应动作。然后， CPU返回执行下一个周期的扫描周期。6.2机器人可编程控制器控制方案第7章结论1 、本次设计气动通用机械手。与专用机械手相比，一般机械手的自由度为控制程度可变，控制程序可调，应用范围更广。2、采用气动传动，动作迅速，反应灵敏，可实现过载保护，便于自动控制。对工作环境具有良好的适应性，不会因环境的变化而影响传动和控制性能。减少阻力损失和泄漏，不会污染环境。同时成本低。3、通过气动传动系统工作原理图的参数化绘图，大大提高了绘图速度，节省了大量时间，避免了不必要的重复劳动，同时实

35、现了图纸的统一。4、机械手采用PLC控制，具有可靠性高、程序变更灵活等优点。PLC程序可实现行程时间控制或行程控制或混合控制。可以根据机械手的动作顺序修改程序，使机械手更加通用。参考资料： 1 建民.工业机器人。：理工大学，2007 2 蔡子兴机器人技术的发展趋势和发展战略。机器人学，2003 3 金茂清，曲仲平，桂华国外工业机器人发展现状分析。机器人技术与应用，2005 4 王雄耀现代气动机器人（气动机械手）的开发与应用。液压气动和密封，2004 5 闫学高，孟正达机器人原理：东南大学，2003 6 机械设计师手册：机械工业，2006 7 黄希凯，文伟。机械原理：人民教育，20068 程大贤机械设计图集：化学工业 9洪盛气动传动与控制：机械工业，2007 10吴振顺气动传动与控制.:科技大学, 2004 11 徐永生.气动传动。：机械工业，2002 12傅祥志，机械原理（第二版），华中科技大学，2000.10 13吴昌林等，机械设计（第二版） ，：华中科技大学，2001.214 徐刚涛等，机械设计基础，：高等教育，2008.5至