機械手臂精選(九篇)

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第1篇：機械手臂范文

摘要:

SCARA機器人常用于精密裝配和加工，其機械本體、驅動控制、減速器、電機等都會影響SCARA機器人的精度和運動速度。主要針對一臺SCARA機器人對其進行實驗臺搭建，測試其重復定位精度和運動速度，為SCARA機器人性能指標的評定提供一種參考性方法。

關鍵詞:

伺服電動機;機械臂;SCARA;機器人

收稿日期:2015－06－260引言SCARA工業機器人適合于平面定位，完成垂直方向安裝等任務。SCARA多關節機器人的特點有速度快、運動靈活、結構小巧緊湊、定位精度高等。SCARA多關節機器人極大地提高了對多層次多環節裝配工作的適應性，使生產效率獲得提高，而降低了其本身成本。SCARA工業機器人誕生至今已有四十多年［1－2］。依據富士經濟調查公司于2011發表的研究報告，日本Epson公司和Yamaha公司在SCARA機器人市場份額上居前兩名。由于國內工業機器人起步晚，SCARA機器人的發展受到極大地影響。我國第一臺高性能精密裝配機器人是上海交通大學于1995年研制的一臺SCARA四軸裝配機器人［2－3］。其技術特點:機器人運動采用直接驅動技術，進而減少了減速器等帶來的傳動誤差，保證了有較高的定位精度和較快的運動速度。該工業機器人裝有高精度高分辨率的力覺和視覺傳感器，其控制板采用了多任務操作系統，并具有離線編程的功能。

上海大學也在同期研制了“上海1號”、“上海2號”等工業機器人。在國產SCARA機器人研發企業中，沈陽新松機器人自動化股份有限公司產品重復定位精度達±0．04mm，哈爾濱博實產品的重復定位精度為±0．08mm。國產SCARA機器人在國內工業生產線上也被廣泛應用，可與日本等國外SCARA工業機器人相比，但無論是在機器人電路設計，還是在結構的流線型設計及定位精度等方面都存在極大差距［6－7］。影響工業機器人定位精度因素很多，但機器人關節用的電機及其組件，對機器人的定位精度有較大影響。因此，本文將開展對SCARA機器人重復定位精度和運動速度測試方法的研究，可以為進一步改進電機的設計提供參考，同時也提供了一種SCARA機械手臂運動的重復定位精度和速度測量實驗方法。

1實驗方法

SCARA機器人由機體和控制系統組成，如圖1所示。機械臂的運動是通過控制伺服電機而實現的。通過對設定機械臂運動的不同路徑及位移，調節機械臂不同軸向位置進而多次對千分表進行撞擊并記錄相關數據，借用概率統計分布相關方法可以得出所撞擊次數中相應的撞擊位置偏差，進而可得到相應的精度，具體實驗圖如圖2所示。為了測定相應的機械手臂的運動速度，可以調節機械手臂不同速度下撞擊一個回路電路開關，然后利用示波器記錄脈沖個數，進而可以求得機械臂運動的平均值，具體實驗圖如圖3所示。因為機械臂是勻速運動的，所以所求得的平均速度即為機械臂在當前時刻的運動速度。實驗中所用測定位精度的千分表為表盤千分表，其測量精度為0．001mm，表盤千分表完全滿足機械臂定位精度測量的要求。實驗前先將千分表調零位，保證機械臂在規定運動位移兩端點時輕輕碰撞側頭。記錄數據時，只需讀指針相對零位轉過的格數，最終在處理數據時將所讀格數乘以0．001mm，即可得到機械臂在指定點的定位精度。通過多次重復測量，即可得到重復定位精度。

2重復定位精度測試

將SCARA機器人底座固定于鋼架基座上并進行原點回零位設置，設置不同的機械手臂工作路徑和工作位移，如圖4所示。記錄機械手臂X軸和Y軸分別在手臂行程為－200mm，－100mm，100mm和200mm時，分別撞擊千分表50次，記錄撞擊千分表顯示的數據，如表1所示。將撞擊千分表的數據以標定的原點為坐標原點，用軟件畫出在相應坐標下的記錄點，然后以0.03mm為半徑做圓，可以得到落在0．03mm為半徑的圓內點的數目，用數理統計的方法進而求得相應的定位精度。實驗結果如圖5～圖7所示。根據圖5，X軸不同行程下不同速度的重復定位精度測量比較結果可以看出，X軸的行程為100mm時，除了初始測量時個別實驗值落在0．01mm之外，其它所得實驗定位精度偏差均在0～0．01mm之間。X軸的行程為－100mm時，所得實驗定位精度偏差均在0～0．016mm之間。通過上述分析可以得知，行程距離為10mm時，X軸的重復定位偏差的最大幅值為0．016mm，則可得其重復定位精度為±0．008mm。根據圖6，Y軸不同行程下不同速度的重復定位精度測量比較結果可以看出，Y軸的行程為200mm時，所得實驗定位精度偏差均在0～0．013mm之間。Y軸的行程為－200mm時，所得實驗定位精度偏差均同樣均落在0～0．02mm之間。通過上述分析可以得知，行程距離為200mm時，X軸的重復定位偏差的最大幅值為0．02mm，則可得其重復定位精度為±0．01mm。根據圖7可以分析Z軸不同行程下不同速度的重復定位精度，Z軸的行程為50mm時，所得實驗定位精度偏差均在－0．005～0．003mm之間。Z軸的行程為75mm時，所得實驗定位精度偏差均落在0．0005～0．014mm之間。通過上述分析可以得知，行程距離為50mm時，Z軸的重復定位偏差的最大幅值為0．0035mm，則可得其重復定位精度為±0．00175mm;行程距離為75mm時，Z軸的重復定位偏差的最大幅值為0．0145mm。則可得其重復定位精度為±0．0072mm。通過以上分析可以得知，Z軸的重復定位精度為±0．01mm。

3機械臂速度測試

為了測定X軸和Y軸的運動速度，本文選取了X軸和Y軸在不同位置角度處對應的弧長作為機械臂的行程，通過反復多次測量，可得到相應角度(弧長)對應的速度。在此為了測得機械臂在最大速度運行下的狀態，在程序運行中設定了最大速度的不同速率，可獲得相應的運行速度。實驗圖如圖8所示。將示波器所記錄各向撞擊開關的電頻數目與機械臂所重復運動次數的距離推導出來，然后將單個行程范圍下的平均速度計算出，最終計算出5個不同行程下的平均速度，即為機械臂各軸當前的運動速度。具體測試方法如圖3所示，測試結果如表2、表3所示。從表2、表3可以看出，根據機械臂不同轉角，可以測得相應速度下對應的速度，而此種速度可以作為一種衡量SCARA機器人運動速度特性的參考。

4結語

第2篇：機械手臂范文

關鍵詞：PLC；技術改造；監控系統；組態軟件

1 預期達到功能

（1）首先機械手臂在待料區自動抓取工件后上移及橫移至指定位置待命。

（2）當數控車床內部零件被加工完成后，安全門被自動開啟，并觸及啟動手臂開關。

（3）機械手臂下降至主軸夾頭前端夾緊零件后并自動旋轉180度，將另一待加工零件放入主軸夾頭內，接著機械手臂上升到指定安全高度，數控車床的安全門自動關閉，并自動執行車削加工指令。

（4）在機床加工的同時機械手臂反向橫移及下降到待料區，放下被加工好的零件并抓取另一個待加工零件后快速上移且橫移至安全門上方指定位置。如此循環，直至下達中斷指令或零件加工完畢。

2 設備總體方案說明

如圖1所示，整個系統由數控車床、上料機器人（兩軸）、上料區、下料暫存箱、電控系統等組成。其中，數控車床為現有的加工設備，系統方案不涉及本部分，且數控車床的自動開關門機構為數控車床原有功能，本系統只對其進行相關的信號控制，本系統不對數控車床進行機構的改造。機器人主要由X軸、Z軸以及抓取機構組成，其中根據現有的數據資料，選定X軸的行程為1800mm，采用同步帶與直線導軌（CPC品牌）的配合，伺服電機采用400W伺服電機（臺達），Z軸的行程為1200mm采用滾珠絲杠與直線導軌（CPC品牌）的配合，伺服電機采用200W帶抱閘伺服電機（臺達），抓取機構采用JRT（韓國）氣爪與亞德客的擺缸配合完成產品的取放工作。

3 電控系統及安全要求

系統所有組件設備采用整線控制模式控制，即一處出問題，整線處于受控狀態。

（1）設備操作體設有可靠的漏電保護裝置（一旦漏電將自動切斷電源），電氣控制柜設在最容易操作的中間位置。

（2）控制面板上設置狀態指示燈，對設備運行狀態、異常報警進行一一對應的指示，并設有報警解除按鈕。

4 PLC選型

4.1 確定系統所需的輸入點

根據控制要求，程序需要如下21個輸入點。（如表1）

4.2 確定系統所需的輸出點

根據控制要求，程序需要如下23個輸出點。（如表2）

4.3 選擇PLC

根據以上分析可以得知輸入輸出點需要大于44，由于整體式PLC具有體積小和價格便宜等優點，適合工藝過程比較穩定、控制要求比較簡單的系統，經綜合分析后，選擇了可以滿足所需條件的FX3U-48MT型號的PLC。

5 PLC接線圖

6 結束語

經過改造后，該設備經過半年多的運行，不僅操作比原來便捷簡單，而且處于良好的運行狀態，定位準確，工作可靠，在量產時能實現連續自動生產，減少人力成本。設備電控系統的可靠性得到了提升，平均無故障工作的時間大大提高，設備的維護也變得方便、簡單，費用低。設備的各項性能完全滿足生產要求。通過使用證明此項改造是一項投資少，見效快的改造方案，為企業節約了大量成本。

參考文獻

[1]史宜巧，孫業明，景紹學.PLC技術及應用（項目教程）[M].機械工業出版社.

[2]王福成.電氣控制與PLC應用[M].冶金工業出版社.

[3]徐峰.PLC應用技術[M].西安電子工業出版社.

第3篇：機械手臂范文

去除步驟如下：

1、打開手機中的設置，在設置中選擇，手寫設置選項；

2、選中選項中的筆跡效果選項，點擊普通效果即可；

3、軌跡粗細選項可以調整線條的粗細，可以根據個人情況進行設置。

（來源：文章屋網 ）

第4篇：機械手臂范文

【關鍵詞】初中生；手機；弊端

初中生攜帶手機有其積極的意義和作用：

第一：學生攜帶手機能方便與家庭的聯系。有一些學生學習不自覺、行蹤和行為難以掌握，家長便主動給孩子配了手機，定時或不定時地關注監控孩子的行蹤。這方便了家長對孩子的管理和教育，有效防止不必要事件的發生。特別是住校學生，使用手機大大便利了家長的接送。在當今復雜的社會背景下，發生意外事情也可以隨時通過手機聯系、呼救家長、老師或相關人士。

第二：利用手機，學生能夠直接向老師或者向學校領導反映情況。

第三，便于促進同學之間的感情交流和擴大交際圈。現今的初中生學習任務和壓力日益沉重，不少學生深陷于課業負擔之中。在緊張的學習之余，與同齡人通過手機進行跨空間的交流對話，有助于壓力的釋放，排解一些不愿與家長、老師溝通的苦惱。同時通過手機與老師、同學進行討論交流，也能在狹窄的地理空間獲得較廣闊的交際空間。

第四，學生使用手機能加速信息吸納、增加對社會信息的掌握。智能手機作為網絡通訊的組成部分，無疑能讓學生更廣泛地接觸社會、增加對社會信息的掌握。

第五，使用手機可以體現獨特個性，增添生活情趣。手機作為通信領域里的弄潮兒，它較高的科技含量、較短的更新周期、新穎的設計，成為學生追逐時尚、體現生活品味的追求。手機特別是智能化的高端產品為新一代的學生炫出自我風采、展現自我生活個性的心理需求提供了條件，因而增添了生活情趣。

第六：大部分手機擁有可以隨時使用的功能。如拍照、鬧鐘等，以便在某些特殊時刻使用。

第七：手機的體積很小，方便攜帶。

第5篇：機械手臂范文

1、后臺進程限制：首先我們手機的進程限制一般默認都是為標準限制的，所以我們可以進入到手機的【設置】-【開發者選項】，找到【后臺進程限制】，然后選擇【不超過x個進程】，數值最好偏低一些，這樣給手機足夠的運行空間。

2、GPU渲染：第二個小技巧我們可以通過減輕GPU的負擔，從而使手機使用起來更加順暢一些。可以點擊手機的【設置】-【開發者選項】，然后開啟【強制進行GPU渲染】，這樣會強制使用GPU進行2D繪圖，這個功能對手機耗電有一丟丟影響，是否開啟還是根據個人實際情況而定。

3、更改動畫縮放速度：同時我們還可以通過減少過渡動畫的時間，來讓手機的運行速度變快一些。進入手機的【設置】-【開發者選項】，然后點擊【窗口動畫縮放】【過渡動畫縮放】【動畫程序時長縮放】，把它們的縮放速度調整為0.5x，這樣手機可以運行可以流暢些。

（來源：文章屋網 ）

第6篇：機械手臂范文

關鍵詞：蘿卜采收；機械手；機械設計；控制設計

中圖分類號：S225.92 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）09-2248-04

目前，中國農業機械化對農業生產的貢獻率僅為17%，與發達國家存在很大的差距[1]。加速農業現代化進程，實施精確農業，廣泛應用農業機器人，以提高資源利用率和農業產出率，降低勞動強度，提高經濟效率已成為現代農業發展的必然趨勢[2，3]。果蔬的采收方法有手工采收、機械輔助采收和機械化采收3種[4，5]，世界蘿卜的總產量為4 900萬t/年，其中中國680萬t/年，國內的采摘作業基本上都是手工進行的，收獲作業勞動強度大。隨著農業設施的發展和作業機械化的要求，對蘿卜種植模式要求也越來越高，種植、管理和收獲的勞動量也越來越大，亟需研究開發果蔬收獲機器人，實現果蔬的機械化、自動化與智能化收獲[6，7]，為此，通過對蘿卜種植與采收情況的調研，設計了一款蘿卜采收機械手，以期為蘿卜的自動化采收打下一定的基礎。

1 蘿卜采收機總體設計

根據蘿卜采收過程的特殊性，為了提升蘿卜采收的工作效率，所設計的是一種農業機械中的收獲機械手，由執行系統、驅動系統和控制系統組成，其組成示意圖如圖1。

2 蘿卜采收機械手關鍵部位機械設計

蘿卜采收機械手的關鍵部位主要包括：1）手爪部位。手爪部位的主要工作是對蘿卜進行抓取，為了減少手部由于慣性帶來的不平穩性，此部位采用回轉的形式，而手爪只用兩根手指代替；2）手腕部位。手腕是連接手爪部位和手臂部位的關鍵地方，其主要工作是調整蘿卜的方位，使蘿卜被抓的時候可以進行擺動和回轉，輔助蘿卜采收過程的連貫性；3）手臂部位。手臂部位的主要作用就是支承，在采收過程中帶動其他部件運轉，并按照采收要求將蘿卜搬運到指定的位置，設計時只需要實現手臂部位的升降與擺動即可。此次設計機械手應實現的功能：蘿卜的挖掘、被挖掘的蘿卜轉移到指定位置，圖2為機械手的機構形式簡圖。

2.1 機械手基本技術參數的選定

由于蘿卜生長的自然環境決定了蘿卜采摘過程中所需要的拔取力，故需要對不同地方生長的蘿卜進行采收力的測定。把細繩系在蘿卜的莖葉或者根莖部位，細繩的末端連接計力器材，多次讀取并記錄最大拉力。圖3為湖北省長陽和沙洋兩個地區分組測試蘿卜拔取力的試驗結果，現取5組數據平均值F=80 N，蘿卜重量約為0.5kg，故重力G=5 N，摩擦系數f=0.2，夾緊力N=0.5 G/f，得N=12.5 N。

機械手手臂上下行程為500 mm，手腕旋轉角度90°，手臂旋轉角度90°，按照循環步驟安排確定每個動作的時間，從而確定各動作的運動速度。各動作的時間分配要考慮多方面的因素，包括總的循環時間的長短，各動作之間順序是依序進行還是同時進行等[8]，此次設計各動作依序進行，為保證蘿卜的質量必須限制采摘速度及加速度，采摘速度初步定在小于1 m/s，此速度由各關節液壓缸流量控制保證。

2.2 機械手末端執行機構的設計

手部是用來直接握持蘿卜的部件，由于被握持蘿卜的形狀、尺寸大小、重量、表面狀況等的不同，根據實際要求，設計采用夾鉗式的手部結構。夾鉗式手部結構由手指、傳動機構和驅動裝置三部分組成，它對抓取各種形狀的物體具有較大的適應性，常見的傳動機構往往通過滑槽、斜楔、齒輪齒條、連桿機構實現夾緊或放松[9]。由于抓取尺寸約為90 mm×240 mm的圓柱體，故采用夾鉗式平面指形結構較為合適。

設計中機械手手爪在夾持蘿卜時，其夾握力分析簡圖如圖4。為了增大夾握力，采取以下兩種方法：①設計鏟刀角度170°，以增加手指和蘿卜的接觸面積；②增大手指和蘿卜間的摩擦系數，為此采用較寬手指與蘿卜接觸，故此處f取0.2，將上述數值代入得：

N=■G=■×5=12.5N 公式（1）

式中，N為夾持蘿卜時所需要的握力；G為工件重量轉化的重力； f為摩擦系數。

考慮到在傳送過程中還會產生慣性力、振動以及受到傳力機構效率等的影響，故實際握力還應按公式（2）計算[10]：

N實≥N?■ 公式（2）

式中，η為手部的機械效率，一般取0.85～0.95；k1為安全系數，一般取1.2～2.0；k2為工作情況系數，主要考慮慣性力的影響，按公式（3）估算[10，11]：

k2=1+a/g公式（3）

其中，a為抓取工件傳送過程中的最大加速度，g為重力加速度。

若取η=0.9，k1=1.5，k2按a=g/2計算，k2=1+a/g=1.5，則

N實≥N?■=12.5×■≈32 N 公式（4）

2.3 機械手腕部位的設計

機械手腕與機械手臂連接在一起，手臂運動結束后調整手腕的位置狀態，以此來提高蘿卜采收過程的拔取率。手腕部位的機械結構設計應該力求扎實緊湊，且轉動慣性小。手腕也是末端執行部位與機械手臂之間的橋梁，處于手臂部位的前端，手爪的末端，因此其承受載荷的性能直接關系到蘿卜的采收過程，在設計的過程中還要考慮其機械強度與剛度，并且要讓其布局合理。結合設計要求，設計出腕部位的結構如圖5，其為典型腕部結構中具有一個自由度的回轉缸驅動的腕部結構，直接用回轉液壓缸驅動實現腕部的回轉運動。

2.4 機械手臂部位的設計

機械手的手臂部位是實現機械手末端手爪進行大尺度位姿變換的關鍵部件，即把末端手爪部分移動到空間的指定地點。手臂部位的驅動形式主要有液壓傳動式和機械傳動式兩種，由于手臂部位的大尺度工作范圍，以及工作中也需承受腕部和手爪部位的動力載荷，而且其姿態調整的靈活性影響到機械手的定位精度，因此手臂部位采用液壓回轉缸的形式實現手臂的大尺度旋轉動作，如圖6所示的手臂結構，采用一個回轉液壓缸，實現小臂的旋轉運動。從A-A剖視圖上可以看出，回轉葉片用鍵和轉軸連接在一起，定片和缸體用銷釘和螺釘連接，壓力油由左油孔進入和右油孔壓出，以此來實現手臂部位的旋轉。

3 蘿卜采收機械手液壓驅動系統設計及PLC控制設計

3.1 液壓驅動系統的設計

從蘿卜采收的工藝過程可以得出，機械手運動的時候液壓系統中液壓油的壓力和流量不需要太高，設計使用電磁換向閥的液壓回路可以較好地提高采收過程的自動化程度。從降低供油壓力的角度來分析，機械手的液壓系統可以采用單泵供油，而手臂部位的旋轉和位姿的調整等相關機構采用并聯供油。為了防止多缸的運動系統在運動的過程中產生干涉和保證運動過程中實現非同步運動或者是同步運動，油路中的換向閥使用中位“O”型換向閥，夾緊缸換向選用二位三通電磁閥，其他缸全部選用“O”型三位四通電磁換向閥[12，13]。機械手臂位姿調整的過程中要求行程可變，在液壓缸的起動和停止的過程中也需要緩沖，但由于回轉缸內空間狹小，且回轉缸為小流量泵供油，故本系統沒有在回轉缸換向回路中采用緩沖回路，僅在大流量直動液壓缸中采用緩沖回路。

在上述主要液壓回路定好后，再加上其他功用的輔助油路（如卸荷、測壓等油路）就可以進行合并，完善為完整的液壓系統，并編制液壓系統動作循環及電磁鐵動作順序表，其中液壓原理圖如圖7。

3.2 PLC控制設計

為了讓機械手工作時可靠且有較強的穩定性，控制部分的設計思路是讓該機械手的部件順序動作，所以，在任一時間該機械手都只有一個部件被驅動，而各個部件的運動方式和運動范圍都是受其結構限制的[14，15]。PLC的狀態流程簡圖如圖8所示，機械手在自動運動狀態時每一個周期需要完成以下動作：蘿卜采摘開始時，機械手被設定在準備狀態，第一步為手臂下降；下降完成后，手爪扎入地下指定深度，進行第二步手爪夾緊；為完成挖蘿卜動作，手腕帶動手爪及蘿卜旋轉90°；完成上述動作后，機械手臂向上提升完成拔去動作；手臂擺動90°，以實現對蘿卜的轉移；最后手臂回擺，手腕回擺，機械手回到初始狀態。

4 小結

通過對機器人技術及機械手結構的分析，對蘿卜采收的過程進行了研究，確定蘿卜采收機械手的整體方案結構，設計蘿卜采收機械手的關鍵結構。蘿卜采收機械手能配合蘿卜采收機依次完成蘿卜的拔取、翻轉、轉位等動作，但該機械手在結構及工作性能的穩定性方面還需在田間進行試驗，控制方案有待根據不同地區的種植情況進行優化。

參考文獻：

[1] 方建軍.移動式采摘機器人研究現狀與進展[J].農業工程學報，2004，20（2）：273-278.

[2] 何 蓓，劉 剛.果蔬采摘機器人研究綜述[A].中國農業工程學會學術年會論文摘要集[C].北京：中國農業工程學會，2007.

[3] 趙 勻，武傳宇，胡旭東，等.農業機器人的研究進展及存在的問題[J].農業工程學報，2003，19（1）：20-24.

[4] 高煥文.農業機械化生產學（上冊）[M].北京：中國農業出版社，2002.

[5] 李寶筏.農業機械學[M].北京：中國農業出版社，2003.

[6] 劉小勇.番茄收獲機械手機構分析及雙目定位系統的研究[D].哈爾濱：東北農業大學，2006.

[7] 李增強，章 軍，劉光元.蘋果被動抓取柔性機械手的結構與分析[J].包裝工程，2011，32（15）：14-17.

[8] 李建新.可編程序控制器及其應用[M].北京：機械工業出版社，2004.

[9] 姚璐璐.陸地鉆機立柱式鉆桿排放系統設計[D].蘭州：蘭州理工大學，2012.

[10] 陳 紅.氣動機械手系統設計[D].長春：長春理工大學，2010.

[11] 天津大學《工業機械手設計基礎》編寫組.工業機械手設計基礎[M].天津：天津科學技術出版社，1985.

[12] 王 敏，王 華.PLC在液壓實驗臺上的應用及仿真程序設計[J].長春工程學院學報（自然科學版），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：機械手臂范文

關鍵字：機械手 控制器 仿人操作

機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，是當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。機器人應用情況，是一個國家工業自動化水平的重要標志。機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環境狀態的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續工作、精確度高、抗惡劣環境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產物，它是工業以及非產業界的重要生產和服務性設各，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。機械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在工業生產中應用的機械手被稱為“工業機械手”。生產中應用機械手可以提高生產的自動化水平和勞動生產率：可以減輕勞動強度、保證產品質量、實現安全生產;尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環境中，它代替人進行正常的工作，意義更為重大。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業、交通運輸業等方面得到越來越廣泛的引用。機械手的結構形式開始比較簡單，專用性較強，僅為某臺機床的上下料裝置，是附屬于該機床的專用機械手。隨著工業技術的發展，制成了能夠獨立的按程序控制實現重復操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”，簡稱通用機械手。由于通用機械手能很快的改變工作程序，適應性較強，所以它在不斷變換生產品種的中小批量生產中獲得廣泛的引用。

機械手的組成

機械手主要由執行機構、驅動系統、控制系統以及位置檢測裝置等所組成。

（一）執行機構

包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設行走機構。

1、手部

即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手部結構。夾持式手部由手指（或手爪）和傳力機構所構成。手指是與物件直接接觸的構件，常用的手指運動形式有回轉型和平移型。回轉型手指結構簡單，制造容易，故應用較廣泛。平移型應用較少，其原因是結構比較復雜，但平移型手指夾持圓形零件時，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結構取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位（是外廓或是內孔）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：手指有外夾式和內撐式;指數有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而傳力機構則通過手指產生夾緊力來完成夾放物件的任務。傳力機構型式較多時常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。

2、手腕

手腕是連接手部和手臂的部件，并可用來調整被抓取物件的方位（即姿勢）。

3、手臂

手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預定要求將其搬運到指定的位置。工業機械手的手臂通常由驅動手臂運動的部件（如油缸、氣缸、齒輪齒條機構、連桿機構、螺旋機構和凸輪機構等）與驅動源（如液壓、氣壓或電機等）相配合，以實現手臂的各種運動。

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，手臂的回轉運動和升降（或俯仰）運動均與立柱有密切的聯系。機械手的立柱因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱為可移式立柱。

5、行走機構

當工業機械手需要完成較遠距離的操作，或擴大使用范圍時，可在機座上安滾輪式行走機構可分裝滾輪、軌道等行走機構，以實現工業機械手的整機運動。滾輪式布為有軌的和無軌的兩種。驅動滾輪運動則應另外增設機械傳動裝置。

6、機座

機座是機械手的基礎部分，機械手執行機構的各部件和驅動系統均安裝于機座上，故起支撐和連接的作用。

（二）驅動系統

驅動系統是驅動工業機械手執行機構運動的動力裝置調節裝置和輔助裝置組成。常用的驅動系統有液壓傳動、氣壓傳動、機械傳動。控制系統是支配著工業機械手按規定的要求運動的系統。目前工業機械手的控制系統一般由程序控制系統和電氣定位（或機械擋塊定位）系統組成。控制系統有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機械手按規定的程序運動，并記憶人們給予機械手的指令信息（如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間），同時按其控制系統的信息對執行機構發出指令，必要時可對機械手的動作進行監視，當動作有錯誤或發生故障時即發出報警信號。

（三）控制系統

控制系統是支配著工業機械手按規定的要求運動的系統。目前工業機械手的控制系統一般由程序控制系統和電氣定位（或機械擋塊定位）系統組成。控制系統有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機械手按規定的程序運動，并記憶人們給予機械手的指令信息（如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間），同時按其控制系統的信息對執行機構發出指令，必要時可對機械手的動作進行監視，當動作有錯誤或發生故障時即發出報警信號。

（四）位置檢測裝置

控制機械手執行機構的運動位置，并隨時將執行機構的實際位置反饋給控制系統，并與設定的位置進行比較，然后通過控制系統進行調整，從而使執行機構以一定的精度達到設定位置。

參考文獻：

[1]張建民.工業機器人.北京:北京理工大學出版社,1988

[2]蔡自興.機器人學的發展趨勢和發展戰略.機器人技術,2001:4

[3]金茂青,曲忠萍,張桂華.國外工業機器人發展勢態分析.機器人技術與應用,2001:2

第8篇：機械手臂范文

關鍵詞：氣動機械手；可編程控制器；控制系統

引言

在現代工業生產過程中，氣動機械手由于有氣源使用方便，沒有環境污染，工作安全可靠，易于維修，廣泛應用于流水線生產，機械加工，注塑，儀表等工業中，提高生產效率。本文以三自由度機械手為研究對象，設計了基于PLC的機械手控制系統，并在西門子S7-200的PLC上得到實現。

1 系統結構和功能介紹

氣動機械手的結構如圖1所示。

機械手氣動控制回路原理見圖2，主要由升降氣缸、導桿氣缸和旋轉氣缸組成。其中升降氣缸、導桿氣缸、旋轉氣缸使用單電控換向閥，通電時氣缸伸出，斷電后氣缸自動縮回。手指夾緊氣缸使用雙電控換向閥。由于雙電控換向閥具有記憶作用，如果在氣缸伸出的途中突然失電，手指夾緊氣缸仍將保持原來的狀態，可保證夾持工件不會掉下。

機械手的動作過程如下：

（1）檢查機械手是否處于初始位置。初始位置：升降氣缸處于上升位置，旋轉氣缸位于左邊位置，導桿氣缸位于縮回位置，夾緊氣缸位于放松位置。若不在初始位置，按下復位按鈕，讓其恢偷匠跏嘉恢謾

（2）按下啟動按鈕，機械手在工位1進行抓取工件過程：手臂伸出手爪夾緊抓取工件提升臺上升手臂縮回。

（3）機械手到達工位2位置進行釋放工件過程：手臂伸出提升臺下降手爪松開放下工件手臂縮回。

（4）放下工件之后，機械手要回到初始位置，自動進行下一個工作周期。

（5）在工作過程中若按下停止按鈕，機械手完成一個工作周期，回到初始位置。

2 PLC控制系統設計

根據機械手控制要求，有11個輸入信號，6個輸出信號，選用S7-200系列的CPU226 DC/DC/DC型號的PLC，I/O分配表見表1：

根據其控制要求，可以得到其控制流程圖，見圖3。

其編程實現可以通過三種方法實現：

（1）利用起保停程序實現。

（2）步進指令。

（3）左移位指令。

3 結束語

氣動機械手價格低，動作準確，便于維護，易于控制，可靠性高，能在惡劣的環境下工作，減輕了人工成本，改善了工作環境，具有很強的實用價值。

參考文獻

[1]姜繼海，宋錦春，高常識[M].高等教育出版社，2002.

第9篇：機械手臂范文

關鍵詞：PLC技術；氣動機械手；控制系統

引言

隨著我國工業化進程的不斷加快，在工業領域之中機電一體化、自動化和智能化的實施已經逐漸的成熟。電氣機械手由于可以自動而又準確的將物品進行搬運，在機械制造、電子工程、輕工業、冶金等行業得到了廣泛的應用。電氣機械手系統中最為核心的部分就是執行系統和控制系統，隨著PLC技術的成熟與完善，在PLC技術下手動機械手控制系統和執行系統又有了新的發展和成就。

1 機械手工作的過程概述

氣動機械手的終端是一個氣動夾爪，通過這個氣動夾爪就可以很好的實現抓和放的動作，由一個雙作用氣缸和一個雙電控電磁閥來完成控制[1]。同時電動夾爪是安裝再說一個垂直方向的雙作用氣缸上的，這樣其就可以實現上升和下降的動作，其方向的控制也可以由一個單電控的電磁閥來完成。電氣機械手的工作流程首先是在其通電后先對機械手進行復位，然后機械手的手臂就會下降到物品處，張開手臂將物品夾緊，機械手臂再上升將物品拿起，在然后機械手臂前升、下降，手張開將物品放下，最后機械手的手臂上升，手復位，這樣機械手就完成了整個的工作流程，也將一件物品從一處傳送到了另一處。

2 氣動部分的工作流程

從上述的分析中發現，機械手一共具有8個動作流程，其分別為：機構下降夾具夾緊機構上升機構前進機構下降夾具松開機構上升機構后退到原位[2]。從這個過程中就可以發現，機械手的主要動作都集中在機構的升降、機構的平移和夾具的夾緊和松開這三個動作上，而這三個動作是分別由三個氣缸來完成的。而機械手的上升和下降以及左右移動的執行是通過采用雙線圈三位四通電磁閥來推動氣缸來完成的。這樣在某個電磁線圈通電后，機械手就可以一直保持現有的這個機械動作。就像在下降的電磁閥線圈通電后，機械手下降，那么不論線圈再端點與否，其依舊可以保持現有的下降狀態，一直到相反方向的線圈通電才會終止。同時，單線圈的兩位三通電磁閥還可以通過推動氣缸來完成夾緊和放松的動作，在線圈斷電時執行放松動作，在線圈通電時執行夾緊動作，其氣動系統的工作流程如圖1所示。

圖1 氣動部分的工作原理圖

3 PLC的控制工作介紹

3.1 PCL技術下氣動機械手控制系統的輸入與輸出

在PCL技術下，啟動機械手控制系統的實施需要向系統提供符合要求的開關信號，這樣才可以有效的實現整個機械手的控制，完成按機械手的動作要求。在PCL技術下氣動機械手控制系統的實施，首先需要通過采集信號和控制電氣系統的電磁換向閥來對機械手機械牛通電，然后才可以實現氣動機械手在PCL下的自動或手動上下料。PCL技術下氣動機械手控制系統的輸入與輸出如表1所示。

表1 PCL技術下氣動機械手控制系統的輸入與輸出

3.2 PCL的控制設計

在PCL技術下，氣動機械手的控制可以實現手動和連動兩種工作方式。其中手動控制是指，通過利用按鈕來對氣動機械手的每一步動作單獨的進行控制；而連動控制是指氣動機械手根據控制信號對每一步的動作自動循環的執行，一直到獲得停止信號為主，同時在控制系統氣動后，根據每一步工序的操作要求，通過旋轉式的按鈕對氣動機械手的工作方式是連動形式或單動形式進行確定。這一工序的實施和確定對PCL技術下氣動機械手控制系統的實施起著關鍵性的作用，因為在沒有確定的前提下，選擇單動而執行手動的程度，那么其默認的控制程序就為連動程序，這樣會影響控制系統的穩定性。在PCL技術下，其對氣動機械手設計的特點要求控制系統中的每一個動作都要按照順序嚴格的執行，采用步進指令來進行編寫，這樣才可以有效的保證氣動機械手可以在PCL技術下有條不紊的進行工作，而一旦出現了誤動動作也不會出現混亂的局面。

在PCL技術下氣動機械手的動作執行過程為：首先啟動系統，此時氣動機械手處于帶料狀態；然后在氣動機械手獲得取料信號后就開始實施工作動作，其工作的實施從原點出發，按照工序的自動循環系統來進行，一直到系統停止信號發出為止；最后，當最后一道工序的動作完成之后，返回到原點，此時氣動機械手可以自動停止工作的進行。根據這一動作的執行就可以將PCL技術下氣動機械手的動作控制過程，通過狀態初始化指令IST來進行設置，但是這個設置執行的過程卻比較復雜，此時可以通過采用模塊化的設計思想，將氣動機械手的控制程序分成回原點操作、手動單步操作和自動聯系操作三程序[3]。其中原點操作程序的實施從開始按下啟動按鈕開始，在原點的條件滿足時，特殊輔助繼電器為ON，在自動返回到原點后，采用IST指令來將特殊輔助繼電器設置為ON，并采用特殊輔助繼電器將回原點的最后一步進行復位；手動單步操作程序的初始狀態繼電器由手動程序、自動運行程序和回遠點程序公正完成，其采用的驅動點均為STL，但是這三個程度不會在同一時間段內被驅動；自動運行程序的實施主要是根據系統的自動動作流程來進行編碼的。

4 結束語

綜上所述，在PCL技術下，氣動機械手控制系統的有效改進，在實現物體自動循環搬運的基礎上，使其可以在一個良好的運行狀態下進行來根據工廠的生產需求來實施。在這個過程中，氣動技術從一個通過開關控制想著高精度的反饋控制方向發展，不僅減少了氣動機械手的配線、配管和元件的使用，同時還有效的提高了氣動機械手控制系統的可靠性，使其想著一個更加簡便、快速的方向發展著。

參考文獻

[1]楊后川，楊萍，陳勇，等.基于FX2N PLC控制的實驗用氣動機械手設計[J].液壓與氣動，2009，（2）：76.