发布时间 : 星期四 文章基于PLC的机械手自动操作系统设计本科毕业设计更新完毕开始阅读
外连接板运动。两边的两根光轴为导杆，与外连接板为过盈配合，在活塞杆带动外连接板运动时，两根导杆便随连接板一起运动，同时两导杆又限制了活塞杆的转动，使得活塞杆以及外连接板只能沿着导杆的方向进行运动，从而起到导向的作用。 2.5.3 气爪
机械手的气爪是用来实现抓取功能，是现代工业机械手重要组成部分之一。气爪抓取工件时要迅速、灵活、准确,其夹紧力不宜过大或者过小，则应该根据所夹取工件的外形、大小、尺寸来计算。同时考虑开口尺寸，以适应被抓工件的尺寸的不同，大大提升机械手的应用广度。同时还需要配备多种抓取机构，以必要时可以安装旋转气爪。
机械夹紧的方式运用是最广泛的。其中按气爪运动的方式可分为平移、平动、回转这三种。通过PLC来对电磁阀控制，驱动机械手爪的夹紧。
手爪由驱动元件、手爪零部件、传动机构、手指、垫片、附件等组成。以下介绍几种常见的气爪：
如图2.5（a）所示为平行移动的气爪，平行气爪通过两个活塞进行控制，成对心方式移动。这种气爪的抓取力和对中性比较好，同时也可用于内外抓取工件进行移动。
如图2.5（b）所示为摆动气爪，它的摆角大概有 40°，其抓取力较大，并且可以确保力恒定。
如图2.5（c）所示为旋转气爪，它工作原理与齿轮啮合相似，两个手指可以同时移动并且居中对齐，确保了力的平衡性。几种不同的气爪如图2-5所示：
图2-5 气爪
在本设计中选择一种平行二指气爪。对于机械手底座设计为圆形底盘式，柱
形支撑结构。
综上所述：对于各气缸、气爪的选型如下表2-5所示：
表2-5 气压系统清单
序号 1 2 3 4 5 6 名称 水平气缸 垂直气缸 摆动气缸 气爪缸 单向节流阀 三位四通换向阀 数量 1 1 1 1 4 4 型号 MY1B63G-200 MY1B50G-200 MHS3-32D MHZ2 系列 JSC L型节流阀 备注 巨普/TG2512-06 2.6 气动系统图设计
气动系统图主要是实现对机械手运动控制，可以使机械手平移、旋转、上下、抓紧等动作在本次设计中均采用单向节流阀来对整个控制系统进行控制[15]。大概工作原来如下所示：
(1) 当电磁阀5得电，气压进入控制回路后，经过电磁阀15，气流会经过单向节流阀7，最后进入垂直气缸左侧内推动气缸运动，使得垂直气缸伸出。
(2) 当电磁阀2得电，气压进入控制回路后，经过电磁阀13，气流会经过单向节流阀2，最后进入水平气缸右侧内推动气缸运动，使得水平气缸缩回。
(3) 当电磁阀3得电，气压进入控制回路后，经过电磁阀14，气流会经过单向节流阀4，最后进入回转气缸左侧内推动气缸运动，使得回转气缸向左摆动。
(4) 当电磁阀4得电，气压进入控制回路后，经过电磁阀14，气流会经过单向节流阀5，最后进入回转气缸右侧内推动气缸运动，使得气缸向右摆动。
(5) 当电磁阀1得电，气压进入控制回路后，经过电磁阀13，气流会经过单向节流阀1，最后进入垂直气缸左侧内推动气缸运动，使得水平气缸伸出。
(6) 当电磁阀6得电，气压进入控制回路后，经过电磁阀15，气流会经过单向节流阀8，最后进入垂直气缸右侧内推动气缸运动，使得垂直气缸向上缩回。
(7) 当电磁阀7得电，气压进入控制回路后，经过电磁阀16，气流会经过单向节流阀10，最后进入垂直气缸右侧内推动气缸运动，使得气爪夹紧。
(8) 当电磁阀8得电，气压进入控制回路后，经过电磁阀16，气流会经过
单向节流阀11，最后进入垂直气缸右侧内推动气缸运动，使得气爪放松。
按照上述控制可以进行手动控制和自动控制，在本次设计中最主要对机械手能够进行自动操作控制，使其能够自动运行，加入手动控制是为了检验和故障处理方便[16]。 其中气动系统控制系统图如下图2-6所示：
图2-6 气动控制系统图
3 传感器与可编程控制器（PLC）概述
3.1 传感器的简介
传感器主要是检测被测物体的物理信息的一种特殊非接触式装置，而且能够将检测到的信息按一定的规律变换成电信号和所需的形式进行输出。
如今，传感器技术是当代电子信息技术领域的主要组成部分。它的目的就是为了测量以我们需要的形式表现出来。它易于处理、易于实现自动化控制和调节，对于系统的正常运行起着至关重要的作用。现代工业中对于传感器的要求也越来越高，精度和测控响应的速度也是传感器的至关重要的，它推动着机电设备向着智能化、自动化、多元化的方向发展[11]。
传感器的基本结构是由传感元件、信号调节器、敏感元件和辅助装置组成。如图3-1所示：
图3-1 传感器组成
本课题涉及的是位置传感器，对机械手的各种缸体的位置测量和对工件有无进行判断，以便进行反馈。在本次课题设计中选用的是小型接近式的传感器。
3.2 传感器选型
3.2.1 传感器的工作原理
在所有开关中，有一种是对自然界所有物体进行感知，然后对感知的信号进行显示，通常被人们称为接近开关。在一定的位移之内，接近开关能够对敏感性元件进行检测，达到判断电路通断的一种方式。这就是接近开关[17]。
每当有物体接近传感器机接近开关时，并且在有效的距离范围内，传感器才具有一定的感知能力，一般传感器能检测的最大距离为传感器的有效距离，检测距离越大则传感器的性能就会越好。对于不同的材料，接近开关的有效检测距离也是不一样[6]。 3.2.2 传感器选型
接近传感器对于不同的材料的物体接近的距离也是有限的，所以对于不同的材料我们应该选用不同的传感器，这样是机械整个系统能够有效地执行，在选择传感器的时候，应该遵循几个原则：
(1) 非金属材料如木头、纸、塑料还有玻璃等，传感器检测它们的时候，应该选用电容式的接近传感器。
(2) 当传感器检测一些如铁块、钢件、铝、黄铜等金属材料的物体时，应该选用高频振荡型传感器。金属中也会分灵敏度高低，有些材料灵敏度高，它的检测距离可以近可以远，但对于灵敏度低的，只能将距离拉到最近。
(3) 对于灵敏度不高的金属材料零件，可以使用磁性的接近式传感器。 (4) 对于远距离的测量时，应选用光电型传感器或超声波型传感器。 在本次设计中，对于铝合金材料的机械手臂，选择高频振荡型传感器。在水平气缸和垂直气缸的两个极限位置安装磁性开关CS1-11RH-02，共四个；选择类型为PR30-10DN型号的接近传感器一对安装于摆动气缸的极限位置。在工件台1