《PLC分拣机械手设计【论文】》

PLC分拣机械手设计目录TOC\o"1-3"\h\u8301引言 引言随着现代科学技术的发展，机器人在先进技术领域发挥着越来越重要的作用。机器人手不仅可以移动一些工件，分拣一些物品等，还可以在一些人为危险区域工作，例如，可以在高温区域工作，可以在有毒环境中工作，可以在腐蚀环境中工作，可以实现分拣任务的生产自动化和机械化，广泛应用于冶金、电子、机械制造、原子能和轻工行业，本文主要对其工作进行分析研究设计。机器人作为一种尖端产品，取代了一些传统的工业设备，现在是社会不可缺少的工具，它可以根据各种自动化设备的工作需要或需要，来完成我们想要完成的任务，所以机器人手是这一先进领域中非常重要的一部分。机械手是机器人的重要驱动部件。机械手驱动装置所提供的安全性、高效性和稳定性将直接影响机器人工作空间的轻量化要求、精度和工作性能，此外，机构的尺寸也是关键之一。机械手的意义为了满足行业的需要，例如，一批中小批量变量生产的自动化生产，单调重复某一运动的工作，柔性生产线的灵活性等，本文研究了plc控制的分拣机械手，使用一些合适的传感器，使机器人能够区分并且来进行物料的分拣工作，一些有色的材料或不同的材料，像人一样能够区分它们，并且能够像人一样灵活地在给定的位置区分一些不同的颜色或材料，机械手也可以广泛地应用在一些柔性生产线上。有很多时候，当一些工作是往复运动或旋转运动，人们不可避免地会犯错误，而机器人可以很好地替代人的工作。本设计主要是控制机械手系统、驱动机械手系统、执行机械手系统的设计，并完成了机械手硬件部分和软件部分的设计。在这种环境下，智能机械手能够实现快速来进行对物料的挑拣工作，智能机械手不仅能够实现我们要求的一些动作和动作，而且能够像人一样灵活地移动，最重要的是能够实现负反馈，即能够检测物料环境的变化来进行一系列的变化，自动修改正确的运动参数和选择动作规律。智能分拣机械手是未来物流机械手的发展趋势。我们希望通过我国科研人员的共同努力，使我国在智能机械手领域占据主导地位，为工业化注入新的活力。本文主要论述了物料分拣机械手:智能机械手控制系统的设计与实现，系统的分析与选型，以及其驱动系统的分析与选型。

控制方案设计2.1控制方案选择一般的运动控制系统主要分为以下几类，基于单片机运动控制系统，单片机具有能耗低、通用性强、价格低廉等优点。然而，一般的单片机(mcu)由于其集成简单而不能很精确，很难达到日常生活的一些要求，所以在一些大型工业中很少使用单片机(cpu)作为控制系统。一个基于plc的运动控制系统，可编程序控制器，也称为可编程序控制器。机械手控制系统部件和功能的适当分离，不仅降低了成本，而且增加了通用性，使机械手更适合于某些特定环境，可编程序控制器不仅可以扩展输入输出端口，而且具有快速通信的能力，其抗干扰能力肯定比单片机强得多。因此本章采用了plc控制的方法。2.2控制系统整体架构如图2所示，该系统使用plc作为主要控制单元，是系统的核心。可编程序控制器的可扩展i/o端口模块可以接收来自各种检测开关的信号，并实时监控某些开关和某些传感器的状态。触摸屏可以为上位机设置、修改和记录整个系统的关键参数。各部分的传感器获取机械手的内部和外部信息。例如，位置传感器可以检测机械手的实时状态，检测某些位置开关的工作状态，即监测机械手的所有动作是否都在正确的位置，如下所示。图1机械手分拣控制系统整体架构图图2分拣系统示意图其工作流程:触摸屏“启动”按钮，组合关闭红灯，组合闪烁绿灯，系统检测执行机构是否在原点位置，原点位置是否满足执行步骤。传送带正在运转，触摸屏显示传送带的速度。将托盘上的物料推至料仓出口处的物料测试位置。所述材料检测传感器检测是否有材料，是否有材料检测实施步骤，所述机械手移动材料。该机械手的运动顺序如下:伸缩机械手伸向前限，垂直机械手下降到下限，手指抓取物料，垂直机械手上升到上限，伸缩机械手收回到后限，旋转机械手右转到右限，伸缩机械手伸向前限，垂直机械手下降到下限，气动机械手释放物料。执行步骤。气动手指释放物料后，物料出料口处的物料检测传感器检测是否有物料，机械手回到原位，等待物料被抓取。返回顺序为:垂直机械手上升到上限，伸缩机械手回到后限，旋转机械手左转到左限。如果处理中的物料没有分类，即使在筒仓出口处检测到物料，机械手也不会移动。若落料口检测传感器检测有料，则执行步骤；若落料口检测传感器检测无料，机械手处于原点位置等待，传送带停止运行。此时若传感器检测有料，则皮带运行，将物料送入分拣。执行步骤E。材料分选。当输送带运行时，传感器可以根据物料的颜色和性质来识别物料。Plc控制的电磁阀使气缸移动分拣物料。如果所述金属传感器检测到所述材料为金属，则所述1棒圆柱移动以将所述材料推入所述存储装置。如果光传感器检测到的材料i是一个白色塑料工件，则杆2滚筒移动;如果光传感器检测到的材料ii是一个黑色塑料工件，则杆3滚筒移动。触摸屏显示工艺品的总数和每种工艺品的数量。将不同的工件推入相应的材料存储装置后，系统回到步骤。2.3机械手自动分拣系统当系统启动时，组合的警告红灯闪烁，表示系统处于待机模式。注意:任何时候只有一个组合警示灯亮着。生产线有原点回归、手动操作和自动操作三种操作模式。触摸屏操作。故障停机、紧急停机或设备检查发生变化时，执行机构可能不在原状态，因此系统电源必须在原来的返回操作后执行。“返回原点”工作原理是按触摸屏上的“返回原点启动”按钮，所有执行机构返回到原点:旋转臂左转到极限位置，垂直臂上升到极限位置，伸缩臂回到极限位置，气动手指打开，推动缸活塞杆回到极限位置，转盘马达停止运转，皮带停止传动。“手动操作”模式，在触摸屏上分别对操作的执行机构进行控制。选择“自动运行”操作模式。触摸屏“启动”按钮，组合警告红灯关闭，组合警告绿灯闪烁，系统检测各执行机构是否在原点位置，原点位置是否满意，下一步。传送带正在运转，触摸屏显示传送带的速度。将托盘上的物料推至料仓出口处的物料测试位置。所述材料检测传感器检测是否存在材料，如果存在材料检测，则执行下一步，所述机械手移动所述材料。机械手的运动顺序如下:机械手向前延伸，垂直机械手向下下限下降，手指抓取物料上升到上限，机械手向右收缩，机械手向右移动到上限，机械手向前延伸到上限，机械手向下限下降，释放物料。进入下一步。气动手指释放物料后，物料出料口处的物料检测传感器检测是否有物料，机械手回到原位，等待物料被抓取。返回顺序如下:垂直臂上升到上限——延长臂收缩到后限——旋转臂左转到左限。如果处理中的物料没有分类，即使在筒仓出口处检测到物料，机械手也不会移动。如果在下料口的检测传感器中有物料，则进行下一步，如果在下料口的检测传感器中没有物料，则机械手在原位等待，输送带停止运行。此时如果传感器检测到材料，则皮带操作，将材料进行分拣。进入下一步。材料分选。如果光传感器ii检测到材料是一个黑色塑料工件，那么c杆缸的行动。触摸屏显示工艺品的总数和每种工艺品的数量。将不同的工件推入相应的材料存储装置后，系统回到步骤。注:金属传感器只能感应金属材料，光传感器只能感应高亮度材料，光传感器只能感应黑色材料。当系统处于“自动运行”模式时，按触摸屏上的“停止”按钮。如果机械手和输送带处于输送状态，则必须完成分拣作业，然后停止。停机后，无论仓的卸料口和皮带的卸料口是否有物料，生产线都不会移动。此时组合警告绿灯关闭，组合警告红灯闪烁。随时按操作面板上的“紧急停止”开关，系统立即停止在当前位置，组合警示灯闪烁，同时蜂鸣器报警。释放“紧急停车”，系统不自动启动运行，组合警告红灯闪烁，蜂鸣器停止报警。

系统硬件的选型3.1PLC种类及型号选择当前的市场上PLC类型比较多，如西门子、三菱、欧姆龙、施耐特等等200多家厂家，而PLC型号就有400多种。他们各种型号各有优缺点，这里就不一一进行阐述。本论文采用的PLC的类型是FX2N系列，它具有32个输入口和32个输出口，可以足够本次的系统要求并留有一定的空出的输入，输出点。3.2机械手执行系统的分析与选择合适的执行器可以大大提高机械手的性能，所以我们开始选择合适的机械手的执行器。3.2.1机械手执行机构坐标形式的选择按照机械手的手臂运动形式的不同，现成的机械手的种类可以区分成4种:直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和多关节式。根据不同的用途还在不断发展之中。本论文简单的分析一下各模式的机械手对比：1、直角坐标式机械手机械手的工作地方成行布列或与运输带共同运用是适合直角坐标式机械手。2、球坐标式机械手球坐标式机械手是用途较广，多空间，多角度的控制的机械手，故球坐标式机械手可实现很多多角度的动作。3、关节式机械手关节式机械手是一种似于人的手臂运作的机能，故合适于接近机能运作传动模型。4、圆柱坐标式机械手圆柱坐标式机械手是采用很多的模型，它很合适运用在运输和丈量的工件。圆柱坐标式机械手有四个基本动作：（1）伸和缩；（2）上和下；（3）左和右；（4）爪和夹。3.2.2机械手执行机构坐标形式的分析圆柱坐标机械手能满足手臂前后、前后旋转、上下旋转等要求。圆柱坐标机械手采用多种型号，它非常适合用于工件的运输和测量，在本设计中，手臂前后、前后旋转、上下旋转，以满足机械手的动作要求，因此决定采用圆柱坐标机械手作为机械手的设计。3.3机械手执行机构的组成机械手的执行系统由手部，臂部，支撑手臂的机械装置，机座等部分组成。手是机械手的一部分，直接抓取或握住工具或货物。它的作用是支撑手和手腕，驱动它们在空间中移动，具有结构简单、重量轻、操作方便、不影响机械手的正常操作的优点。根据机械手的要求，选择真空吸盘。3.4机械手的驱动系统的分析与选择所述的机械手臂设计成直线运动，通常由驱动机构中用于拉伸和升降运动的直油(气)缸驱动，本质上由导向装置组成。传动机构的直线运动，通常由齿条、马达加斯加圆筒油和齿轮实现，而直线运动则由圆筒或复合圆筒实现，可分为以下几类。它是机械手臂来回运动时经常使用的一种手臂结构。原理是在活塞的作用下有啊来回运动。当需要很大的距离时，通常我们可以选择伸缩式双活塞杆缸，不仅满足距离的要求，而且缸的尺寸小，美国和中国不足，这次行程有两个速度。在本文中，机械手臂不需要一个大的行程，但需要一个来回的直线运动。根据不同的要求，缸体固定活塞杆运动的双作用单活塞杆缸体是最合适的，其结构简单，设计廉价。

控制系统设计4.1控制系统流程图对自动分拣系统的流程设计如下：A将料盘上的物料推送至料仓出口物料检测位置。物料检测传感器检测是否有料，若检测有料执行步骤B；B机械手搬运物料。机械手动作顺序如下：伸缩机械手臂伸出至前限位一一垂直机械手臂下降到下限位一一启动手指抓取物料一一垂直机械手臂上升到上限位一一伸缩机械手臂缩回到后限位一一旋转机械手臂右转到右限位一一伸缩机械手臂伸出到前限位一一垂直机械手臂下降至下限位——气动手指释放物料。执行步骤C。C气动手指释放材料，材料检测传感器检测材料，同时机械手回到原来的位置等待材料。返回顺序为:垂直机械手上升到上限，伸缩机械手回到后限，旋转机械手左转到左限。如果处理中的物料没有分类，即使在筒仓出口处检测到物料，机械手也不会移动。如果下料开口检测传感器检测到材料，执行步骤D，D在气动手指释放材料后，下料开口材料检测传感器检测是否有材料，同时机械手返回原位并等待抓取材料。返回顺序为:垂直机械手上升到上限，伸缩机械手回到后限，旋转机械手左转到左限。如果处理中的物料没有分类，即使在筒仓出口处检测到物料，机械手也不会移动。其流程图图3所示：如图3分拣的流程图4.2PLC外部接线图根据分配输入/输出信号与PLC输入/输出接口分配情况及所选定的PLC，得到PLC的外部接线图如图4：图4PLC外部接线图

结论本文主要是从机电一体化技术的角度来进行对机械手的设计研究，从机械手的控制方向到，让机械手更合适一些特定的环境当中，对比单片机运动控制方案。机械手的执行系统设计结构的组成，简介机械手它的作用是支撑手部和腕部，并驱动它们在空间运转，对工件无损害等作用的处理。参考文献：[1]徐艳英.基于PLC的旋转搬运系统设计[J].内燃机与配件,2020(16):83-84.[2]朱明亮,丁宵月,张中琳,郑忱.变频系统对于辊锻机机械手的改造与应用[J].锻压技术,2020,45(08):155-163.[3]肖国红,弓清忠,纪志飞.基于PLC控制的5自由度机械手实验平台开发[J].机械工程师,202