機械手臂精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的機械手臂主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

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(qū)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(fù)定位精度和運動速度，為SCARA機器人性能指標(biāo)的評定提供一種參考性方法。

關(guān)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(yè)機器人適合于平面定位，完成垂直方向安裝等任務(wù)。SCARA多關(guān)節(jié)機器人的特點有速度快、運動靈活、結(jié)構(gòu)小巧緊湊、定位精度高等。SCARA多關(guān)節(jié)機器人極大地提高了對多層次多環(huán)節(jié)裝配工作的適應(yīng)性，使生產(chǎn)效率獲得提高，而降低了其本身成本。SCARA工業(yè)機器人誕生至今已有四十多年［1－2］。依據(jù)富士經(jīng)濟調(diào)查公司于2011發(fā)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(nèi)工業(yè)機器人起步晚，SCARA機器人的發(fā)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(xué)于1995年研制的一臺SCARA四軸裝配機器人［2－3］。其技術(shù)特點:機器人運動采用直接驅(qū)動技術(shù)，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(yè)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(wù)操作系統(tǒng)，并具有離線編程的功能。

上海大學(xué)也在同期研制了“上海1號”、“上海2號”等工業(yè)機器人。在國產(chǎn)SCARA機器人研發(fā)企業(yè)中，沈陽新松機器人自動化股份有限公司產(chǎn)品重復(fù)定位精度達±0．04mm，哈爾濱博實產(chǎn)品的重復(fù)定位精度為±0．08mm。國產(chǎn)SCARA機器人在國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)線上也被廣泛應(yīng)用，可與日本等國外SCARA工業(yè)機器人相比，但無論是在機器人電路設(shè)計，還是在結(jié)構(gòu)的流線型設(shè)計及定位精度等方面都存在極大差距［6－7］。影響工業(yè)機器人定位精度因素很多，但機器人關(guān)節(jié)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(fù)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(shè)計提供參考，同時也提供了一種SCARA機械手臂運動的重復(fù)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(tǒng)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(xiàn)的。通過對設(shè)定機械臂運動的不同路徑及位移，調(diào)節(jié)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(guān)數(shù)據(jù)，借用概率統(tǒng)計分布相關(guān)方法可以得出所撞擊次數(shù)中相應(yīng)的撞擊位置偏差，進而可得到相應(yīng)的精度，具體實驗圖如圖2所示。為了測定相應(yīng)的機械手臂的運動速度，可以調(diào)節(jié)機械手臂不同速度下撞擊一個回路電路開關(guān)，然后利用示波器記錄脈沖個數(shù)，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(dāng)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(diào)零位，保證機械臂在規(guī)定運動位移兩端點時輕輕碰撞側(cè)頭。記錄數(shù)據(jù)時，只需讀指針相對零位轉(zhuǎn)過的格數(shù)，最終在處理數(shù)據(jù)時將所讀格數(shù)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(fù)測量，即可得到重復(fù)定位精度。

2重復(fù)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(shè)置，設(shè)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(shù)據(jù)，如表1所示。將撞擊千分表的數(shù)據(jù)以標(biāo)定的原點為坐標(biāo)原點，用軟件畫出在相應(yīng)坐標(biāo)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(nèi)點的數(shù)目，用數(shù)理統(tǒng)計的方法進而求得相應(yīng)的定位精度。實驗結(jié)果如圖5～圖7所示。根據(jù)圖5，X軸不同行程下不同速度的重復(fù)定位精度測量比較結(jié)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(fù)定位偏差的最大幅值為0．016mm，則可得其重復(fù)定位精度為±0．008mm。根據(jù)圖6，Y軸不同行程下不同速度的重復(fù)定位精度測量比較結(jié)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(fù)定位偏差的最大幅值為0．02mm，則可得其重復(fù)定位精度為±0．01mm。根據(jù)圖7可以分析Z軸不同行程下不同速度的重復(fù)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(fù)定位偏差的最大幅值為0．0035mm，則可得其重復(fù)定位精度為±0．00175mm;行程距離為75mm時，Z軸的重復(fù)定位偏差的最大幅值為0．0145mm。則可得其重復(fù)定位精度為±0．0072mm。通過以上分析可以得知，Z軸的重復(fù)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(yīng)的弧長作為機械臂的行程，通過反復(fù)多次測量，可得到相應(yīng)角度(弧長)對應(yīng)的速度。在此為了測得機械臂在最大速度運行下的狀態(tài)，在程序運行中設(shè)定了最大速度的不同速率，可獲得相應(yīng)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(guān)的電頻數(shù)目與機械臂所重復(fù)運動次數(shù)的距離推導(dǎo)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(dāng)前的運動速度。具體測試方法如圖3所示，測試結(jié)果如表2、表3所示。從表2、表3可以看出，根據(jù)機械臂不同轉(zhuǎn)角，可以測得相應(yīng)速度下對應(yīng)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(jié)語

第2篇：機械手臂范文

關(guān)鍵詞：PLC；技術(shù)改造；監(jiān)控系統(tǒng)；組態(tài)軟件

1 預(yù)期達到功能

（1）首先機械手臂在待料區(qū)自動抓取工件后上移及橫移至指定位置待命。

（2）當(dāng)數(shù)控車床內(nèi)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(guān)。

（3）機械手臂下降至主軸夾頭前端夾緊零件后并自動旋轉(zhuǎn)180度，將另一待加工零件放入主軸夾頭內(nèi)，接著機械手臂上升到指定安全高度，數(shù)控車床的安全門自動關(guān)閉，并自動執(zhí)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(qū)，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(huán)，直至下達中斷指令或零件加工完畢。

2 設(shè)備總體方案說明

如圖1所示，整個系統(tǒng)由數(shù)控車床、上料機器人（兩軸）、上料區(qū)、下料暫存箱、電控系統(tǒng)等組成。其中，數(shù)控車床為現(xiàn)有的加工設(shè)備，系統(tǒng)方案不涉及本部分，且數(shù)控車床的自動開關(guān)門機構(gòu)為數(shù)控車床原有功能，本系統(tǒng)只對其進行相關(guān)的信號控制，本系統(tǒng)不對數(shù)控車床進行機構(gòu)的改造。機器人主要由X軸、Z軸以及抓取機構(gòu)組成，其中根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料，選定X軸的行程為1800mm，采用同步帶與直線導(dǎo)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(dǎo)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(gòu)采用JRT（韓國）氣爪與亞德客的擺缸配合完成產(chǎn)品的取放工作。

3 電控系統(tǒng)及安全要求

系統(tǒng)所有組件設(shè)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(tài)。

（1）設(shè)備操作體設(shè)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(shè)在最容易操作的中間位置。

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

4 PLC選型

4.1 確定系統(tǒng)所需的輸入點

根據(jù)控制要求，程序需要如下21個輸入點。（如表1）

4.2 確定系統(tǒng)所需的輸出點

根據(jù)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(jù)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(yōu)點，適合工藝過程比較穩(wěn)定、控制要求比較簡單的系統(tǒng)，經(jīng)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(jié)束語

經(jīng)過改造后，該設(shè)備經(jīng)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(tài)，定位準(zhǔn)確，工作可靠，在量產(chǎn)時能實現(xiàn)連續(xù)自動生產(chǎn)，減少人力成本。設(shè)備電控系統(tǒng)的可靠性得到了提升，平均無故障工作的時間大大提高，設(shè)備的維護也變得方便、簡單，費用低。設(shè)備的各項性能完全滿足生產(chǎn)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(yè)節(jié)約了大量成本。

參考文獻

[1]史宜巧，孫業(yè)明，景紹學(xué).PLC技術(shù)及應(yīng)用（項目教程）[M].機械工業(yè)出版社.

[2]王福成.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].冶金工業(yè)出版社.

[3]徐峰.PLC應(yīng)用技術(shù)[M].西安電子工業(yè)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(shè)置，在設(shè)置中選擇，手寫設(shè)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(diào)整線條的粗細，可以根據(jù)個人情況進行設(shè)置。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

第4篇：機械手臂范文

【關(guān)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(xué)生攜帶手機能方便與家庭的聯(lián)系。有一些學(xué)生學(xué)習(xí)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(guān)注監(jiān)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(fā)生。特別是住校學(xué)生，使用手機大大便利了家長的接送。在當(dāng)今復(fù)雜的社會背景下，發(fā)生意外事情也可以隨時通過手機聯(lián)系、呼救家長、老師或相關(guān)人士。

第二：利用手機，學(xué)生能夠直接向老師或者向?qū)W校領(lǐng)導(dǎo)反映情況。

第三，便于促進同學(xué)之間的感情交流和擴大交際圈?，F(xiàn)今的初中生學(xué)習(xí)任務(wù)和壓力日益沉重，不少學(xué)生深陷于課業(yè)負擔(dān)之中。在緊張的學(xué)習(xí)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(xué)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(xué)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(wǎng)絡(luò)通訊的組成部分，無疑能讓學(xué)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(xiàn)獨特個性，增添生活情趣。手機作為通信領(lǐng)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(shè)計，成為學(xué)生追逐時尚、體現(xiàn)生活品味的追求。手機特別是智能化的高端產(chǎn)品為新一代的學(xué)生炫出自我風(fēng)采、展現(xiàn)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(rèn)都是為標(biāo)準(zhǔn)限制的，所以我們可以進入到手機的【設(shè)置】-【開發(fā)者選項】，找到【后臺進程限制】，然后選擇【不超過x個進程】，數(shù)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(dān)，從而使手機使用起來更加順暢一些?？梢渣c擊手機的【設(shè)置】-【開發(fā)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(jù)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(shè)置】-【開發(fā)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(diào)整為0.5x，這樣手機可以運行可以流暢些。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

第6篇：機械手臂范文

關(guān)鍵詞：蘿卜采收；機械手；機械設(shè)計；控制設(shè)計

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

目前，中國農(nóng)業(yè)機械化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的貢獻率僅為17%，與發(fā)達國家存在很大的差距[1]。加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程，實施精確農(nóng)業(yè)，廣泛應(yīng)用農(nóng)業(yè)機器人，以提高資源利用率和農(nóng)業(yè)產(chǎn)出率，降低勞動強度，提高經(jīng)濟效率已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)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(chǎn)量為4 900萬t/年，其中中國680萬t/年，國內(nèi)的采摘作業(yè)基本上都是手工進行的，收獲作業(yè)勞動強度大。隨著農(nóng)業(yè)設(shè)施的發(fā)展和作業(yè)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(fā)果蔬收獲機器人，實現(xiàn)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(diào)研，設(shè)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(chǔ)。

1 蘿卜采收機總體設(shè)計

根據(jù)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(shè)計的是一種農(nóng)業(yè)機械中的收獲機械手，由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，其組成示意圖如圖1。

2 蘿卜采收機械手關(guān)鍵部位機械設(shè)計

蘿卜采收機械手的關(guān)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(wěn)性，此部位采用回轉(zhuǎn)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(guān)鍵地方，其主要工作是調(diào)整蘿卜的方位，使蘿卜被抓的時候可以進行擺動和回轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)，并按照采收要求將蘿卜搬運到指定的位置，設(shè)計時只需要實現(xiàn)手臂部位的升降與擺動即可。此次設(shè)計機械手應(yīng)實現(xiàn)的功能：蘿卜的挖掘、被挖掘的蘿卜轉(zhuǎn)移到指定位置，圖2為機械手的機構(gòu)形式簡圖。

2.1 機械手基本技術(shù)參數(shù)的選定

由于蘿卜生長的自然環(huán)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(qū)分組測試蘿卜拔取力的試驗結(jié)果，現(xiàn)取5組數(shù)據(jù)平均值F=80 N，蘿卜重量約為0.5kg，故重力G=5 N，摩擦系數(shù)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(zhuǎn)角度90°，手臂旋轉(zhuǎn)角度90°，按照循環(huán)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(huán)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(shè)計各動作依序進行，為保證蘿卜的質(zhì)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(guān)節(jié)液壓缸流量控制保證。

2.2 機械手末端執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)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(jù)實際要求，設(shè)計采用夾鉗式的手部結(jié)構(gòu)。夾鉗式手部結(jié)構(gòu)由手指、傳動機構(gòu)和驅(qū)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(yīng)性，常見的傳動機構(gòu)往往通過滑槽、斜楔、齒輪齒條、連桿機構(gòu)實現(xiàn)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(jié)構(gòu)較為合適。

設(shè)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(shè)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(shù)，為此采用較寬手指與蘿卜接觸，故此處f取0.2，將上述數(shù)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(zhuǎn)化的重力； f為摩擦系數(shù)。

考慮到在傳送過程中還會產(chǎn)生慣性力、振動以及受到傳力機構(gòu)效率等的影響，故實際握力還應(yīng)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(shù)，一般取1.2～2.0；k2為工作情況系數(shù)，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(shè)計

機械手腕與機械手臂連接在一起，手臂運動結(jié)束后調(diào)整手腕的位置狀態(tài)，以此來提高蘿卜采收過程的拔取率。手腕部位的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該力求扎實緊湊，且轉(zhuǎn)動慣性小。手腕也是末端執(zhí)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(guān)系到蘿卜的采收過程，在設(shè)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(jié)合設(shè)計要求，設(shè)計出腕部位的結(jié)構(gòu)如圖5，其為典型腕部結(jié)構(gòu)中具有一個自由度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)，直接用回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動實現(xiàn)腕部的回轉(zhuǎn)運動。

2.4 機械手臂部位的設(shè)計

機械手的手臂部位是實現(xiàn)機械手末端手爪進行大尺度位姿變換的關(guān)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(qū)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(tài)調(diào)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(zhuǎn)缸的形式實現(xiàn)手臂的大尺度旋轉(zhuǎn)動作，如圖6所示的手臂結(jié)構(gòu)，采用一個回轉(zhuǎn)液壓缸，實現(xiàn)小臂的旋轉(zhuǎn)運動。從A-A剖視圖上可以看出，回轉(zhuǎn)葉片用鍵和轉(zhuǎn)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(xiàn)手臂部位的旋轉(zhuǎn)。

3 蘿卜采收機械手液壓驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計及PLC控制設(shè)計

3.1 液壓驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)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(tǒng)中液壓油的壓力和流量不需要太高，設(shè)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(tǒng)可以采用單泵供油，而手臂部位的旋轉(zhuǎn)和位姿的調(diào)整等相關(guān)機構(gòu)采用并聯(lián)供油。為了防止多缸的運動系統(tǒng)在運動的過程中產(chǎn)生干涉和保證運動過程中實現(xiàn)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(diào)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(zhuǎn)缸內(nèi)空間狹小，且回轉(zhuǎn)缸為小流量泵供油，故本系統(tǒng)沒有在回轉(zhuǎn)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(tǒng)，并編制液壓系統(tǒng)動作循環(huán)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(shè)計

為了讓機械手工作時可靠且有較強的穩(wěn)定性，控制部分的設(shè)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(qū)動，而各個部件的運動方式和運動范圍都是受其結(jié)構(gòu)限制的[14，15]。PLC的狀態(tài)流程簡圖如圖8所示，機械手在自動運動狀態(tài)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(shè)定在準(zhǔn)備狀態(tài)，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(zhuǎn)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(xiàn)對蘿卜的轉(zhuǎn)移；最后手臂回擺，手腕回擺，機械手回到初始狀態(tài)。

4 小結(jié)

通過對機器人技術(shù)及機械手結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，設(shè)計蘿卜采收機械手的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。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(zhuǎn)、轉(zhuǎn)位等動作，但該機械手在結(jié)構(gòu)及工作性能的穩(wěn)定性方面還需在田間進行試驗，控制方案有待根據(jù)不同地區(qū)的種植情況進行優(yōu)化。

參考文獻：

[1] 方建軍.移動式采摘機器人研究現(xiàn)狀與進展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)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(nóng)業(yè)工程學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C].北京：中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會，2007.

[3] 趙 勻，武傳宇，胡旭東，等.農(nóng)業(yè)機器人的研究進展及存在的問題[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2003，19（1）：20-24.

[4] 高煥文.農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)學(xué)（上冊）[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2002.

[5] 李寶筏.農(nóng)業(yè)機械學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.

[6] 劉小勇.番茄收獲機械手機構(gòu)分析及雙目定位系統(tǒng)的研究[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

[7] 李增強，章 軍，劉光元.蘋果被動抓取柔性機械手的結(jié)構(gòu)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(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[9] 姚璐璐.陸地鉆機立柱式鉆桿排放系統(tǒng)設(shè)計[D].蘭州：蘭州理工大學(xué)，2012.

[10] 陳 紅.氣動機械手系統(tǒng)設(shè)計[D].長春：長春理工大學(xué)，2010.

[11] 天津大學(xué)《工業(yè)機械手設(shè)計基礎(chǔ)》編寫組.工業(yè)機械手設(shè)計基礎(chǔ)[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1985.

[12] 王 敏，王 華.PLC在液壓實驗臺上的應(yīng)用及仿真程序設(shè)計[J].長春工程學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)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(guān)鍵字：機械手 控制器 仿人操作

機器人技術(shù)是綜合了計算機、控制論、機構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)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(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)各，也是先進制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)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(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機械手被稱為“工業(yè)機械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率：可以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn);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(huán)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(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用。機械手的結(jié)構(gòu)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(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復(fù)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(yīng)性較強，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。

機械手的組成

機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。

（一）執(zhí)行機構(gòu)

包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機構(gòu)。

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(jié)構(gòu)。夾持式手部由手指（或手爪）和傳力機構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)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(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位（是外廓或是內(nèi)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(nèi)撐式;指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而傳力機構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。傳力機構(gòu)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(diào)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(yù)定要求將其搬運到指定的位置。工業(yè)機械手的手臂通常由驅(qū)動手臂運動的部件（如油缸、氣缸、齒輪齒條機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)和凸輪機構(gòu)等）與驅(qū)動源（如液壓、氣壓或電機等）相配合，以實現(xiàn)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(zhuǎn)運動和升降（或俯仰）運動均與立柱有密切的聯(lián)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(gòu)

當(dāng)工業(yè)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(gòu)可分裝滾輪、軌道等行走機構(gòu)，以實現(xiàn)工業(yè)機械手的整機運動。滾輪式布為有軌的和無軌的兩種。驅(qū)動滾輪運動則應(yīng)另外增設(shè)機械傳動裝置。

6、機座

機座是機械手的基礎(chǔ)部分，機械手執(zhí)行機構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于機座上，故起支撐和連接的作用。

（二）驅(qū)動系統(tǒng)

驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機械手執(zhí)行機構(gòu)運動的動力裝置調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動、氣壓傳動、機械傳動。控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。目前工業(yè)機械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位（或機械擋塊定位）系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機械手按規(guī)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(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機械手的動作進行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。

（三）控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。目前工業(yè)機械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位（或機械擋塊定位）系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機械手按規(guī)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(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機械手的動作進行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。

（四）位置檢測裝置

控制機械手執(zhí)行機構(gòu)的運動位置，并隨時將執(zhí)行機構(gòu)的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進行比較，然后通過控制系統(tǒng)進行調(diào)整，從而使執(zhí)行機構(gòu)以一定的精度達到設(shè)定位置。

參考文獻：

[1]張建民.工業(yè)機器人.北京:北京理工大學(xué)出版社,1988

[2]蔡自興.機器人學(xué)的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略.機器人技術(shù),2001:4

[3]金茂青,曲忠萍,張桂華.國外工業(yè)機器人發(fā)展勢態(tài)分析.機器人技術(shù)與應(yīng)用,2001:2

第8篇：機械手臂范文

關(guān)鍵詞：氣動機械手；可編程控制器；控制系統(tǒng)

引言

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

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能介紹

氣動機械手的結(jié)構(gòu)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(dǎo)桿氣缸和旋轉(zhuǎn)氣缸組成。其中升降氣缸、導(dǎo)桿氣缸、旋轉(zhuǎn)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(tài)，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(zhuǎn)氣缸位于左邊位置，導(dǎo)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(fù)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(tǒng)設(shè)計

根據(jù)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(jù)其控制要求，可以得到其控制流程圖，見圖3。

其編程實現(xiàn)可以通過三種方法實現(xiàn)：

（1）利用起保停程序?qū)崿F(xiàn)。

（2）步進指令。

（3）左移位指令。

3 結(jié)束語

氣動機械手價格低，動作準(zhǔn)確，便于維護，易于控制，可靠性高，能在惡劣的環(huán)境下工作，減輕了人工成本，改善了工作環(huán)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(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；氣動機械手；控制系統(tǒng)

引言

隨著我國工業(yè)化進程的不斷加快，在工業(yè)領(lǐng)域之中機電一體化、自動化和智能化的實施已經(jīng)逐漸的成熟。電氣機械手由于可以自動而又準(zhǔn)確的將物品進行搬運，在機械制造、電子工程、輕工業(yè)、冶金等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。電氣機械手系統(tǒng)中最為核心的部分就是執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，隨著PLC技術(shù)的成熟與完善，在PLC技術(shù)下手動機械手控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)又有了新的發(fā)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(xiàn)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(xiàn)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(fù)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(fù)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(fā)現(xiàn)，機械手一共具有8個動作流程，其分別為：機構(gòu)下降夾具夾緊機構(gòu)上升機構(gòu)前進機構(gòu)下降夾具松開機構(gòu)上升機構(gòu)后退到原位[2]。從這個過程中就可以發(fā)現(xiàn)，機械手的主要動作都集中在機構(gòu)的升降、機構(gòu)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(zhí)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(xiàn)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(xiàn)有的下降狀態(tài)，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(zhí)行放松動作，在線圈通電時執(zhí)行夾緊動作，其氣動系統(tǒng)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(shù)下氣動機械手控制系統(tǒng)的輸入與輸出

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

表1 PCL技術(shù)下氣動機械手控制系統(tǒng)的輸入與輸出

3.2 PCL的控制設(shè)計

在PCL技術(shù)下，氣動機械手的控制可以實現(xiàn)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(jù)控制信號對每一步的動作自動循環(huán)的執(zhí)行，一直到獲得停止信號為主，同時在控制系統(tǒng)氣動后，根據(jù)每一步工序的操作要求，通過旋轉(zhuǎn)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(shù)下氣動機械手控制系統(tǒng)的實施起著關(guān)鍵性的作用，因為在沒有確定的前提下，選擇單動而執(zhí)行手動的程度，那么其默認(rèn)的控制程序就為連動程序，這樣會影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在PCL技術(shù)下，其對氣動機械手設(shè)計的特點要求控制系統(tǒng)中的每一個動作都要按照順序嚴(yán)格的執(zhí)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(shù)下有條不紊的進行工作，而一旦出現(xiàn)了誤動動作也不會出現(xiàn)混亂的局面。

在PCL技術(shù)下氣動機械手的動作執(zhí)行過程為：首先啟動系統(tǒng)，此時氣動機械手處于帶料狀態(tài)；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(fā)，按照工序的自動循環(huán)系統(tǒng)來進行，一直到系統(tǒng)停止信號發(fā)出為止；最后，當(dāng)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(jù)這一動作的執(zhí)行就可以將PCL技術(shù)下氣動機械手的動作控制過程，通過狀態(tài)初始化指令I(lǐng)ST來進行設(shè)置，但是這個設(shè)置執(zhí)行的過程卻比較復(fù)雜，此時可以通過采用模塊化的設(shè)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(lián)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(shè)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(fù)位；手動單步操作程序的初始狀態(tài)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(qū)動點均為STL，但是這三個程度不會在同一時間段內(nèi)被驅(qū)動；自動運行程序的實施主要是根據(jù)系統(tǒng)的自動動作流程來進行編碼的。

4 結(jié)束語

綜上所述，在PCL技術(shù)下，氣動機械手控制系統(tǒng)的有效改進，在實現(xiàn)物體自動循環(huán)搬運的基礎(chǔ)上，使其可以在一個良好的運行狀態(tài)下進行來根據(jù)工廠的生產(chǎn)需求來實施。在這個過程中，氣動技術(shù)從一個通過開關(guān)控制想著高精度的反饋控制方向發(fā)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(tǒng)的可靠性，使其想著一個更加簡便、快速的方向發(fā)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(shè)計[J].液壓與氣動，2009，（2）：76.