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基于PLC控制的机械手臂设计姚海妮殷凤兰【摘要】伴随电子技术和信息技术的迅猛发展，造业出现了惊人的变化，特别是工业机器人的发展，更加快了我国现代制造业的脚步，机械手是一种能实现自动控制、可编程控制、自由度高的自动化生产设备，可用于材料搬运、零件调度，能完成各种作业，基于PLC编程控制的机械手具有和人手臂相似的动作功能，可根据需要编制程序，使其能灵活的抓放物体，完成指定的动作，是当下应用非常实用的生产装备。本文设计的机械手是多关节结构，灵活性好、实用性强，安全度高，可以提高工作效率，并能实现自动化、无人化。【关键词】PLC多自由度工业控制引言：机械手是一种生产装备，可提供作业所需的运动和动力，自动实现手部作业，基于PLC控制的机械手臂设计为多关节，体现在手的抓取、手腕的旋转、手的伸缩，通过控制装置、传动系统、执行机构，最后通过检测系统形成闭环系统，它动作灵活，将机械、液压传动与电气相结合实现平面四杆机构的抓取，特别适用于工业和食品行业，可以提高工作效率。1、机械手总体结构工业机械手臂是由PLC进行总体控制，经传动中枢，通过液压传动驱动，经执行机构到查询系统，最后进行检测，形成一个闭环系统，本设计的机械手属于圆柱坐标型，按照圆柱坐标形式动作，灵活性好，作业空间范围较大，刚度、精度较高，整体设计结构简易，满足功能要求。2、机械手的夹持器结构设计机械手的夹持器为双指手爪式，本设计采用回转式连杆夹持器，结构简单，当驱动器推动杆上下移动时，由杆、连杆、摆动钳爪和夹持器构成四杆机构，迫使钳爪完成夹紧和松开动作，夹紧力在结构尺寸b、c和驱动力FP一定时，夹紧力FN和α角成反比，当α角较小时，夹紧力较大，当α=0时，爪钳闭合到最小极限位置。3、驱动装置的设计及计算将各驱动方式对比，本设计采用液压式的驱动方式，它速度较快，结构简便，抓重大，重复定位精度较高，臂力可达900N以上，机械手臂的结构类型由对应的机械结构和驱动系统的类型来决定，本设计采用液压驱动的优点是动力大，易于实现直接驱动，可靠性高，能够实现连续控制，扩大了机械手臂的用途范围，使得机械手臂在机械制造的各个行业得到推广使用。本文设计的机械手臂能够进行伸缩、回转，灵活的抓取动作，通过液压缸驱动手臂伸缩，活塞杆固定不动，采用燕尾型导轨导向，刚度大，工作平稳，手臂回转运动采用摆动液压马达驱动，其固定在手臂支架上，液压马达动片转动时，利用挡块和行程开关定位。整个驱动装置主要由机械手爪，爪壳，活塞杆，活塞壳等组成。计算夹紧缸驱动力爪壳和缸壳连成一体，当压力油从液压缸油管右侧进油时，活塞杆向左移动，推动手爪闭合;当压力油从液压缸左边进油时，拉4、机械手的可编程控制本设计采用三菱FX2N系列PLC进行控制，它是三菱FX2N系列PLC中功能最强、速度最快的小型可编程控制器。基于三菱FX2N系列PLC控制的机械手程序简单，活动灵活，便于实现控制。工业机械手的电气控制系统相当于CPU，它不但协调控制机械手的各部分動作，还要统筹机械手与生产系统之间的动作。机械手的动作位移顺序、到达指定的位置，包括上下、左右的移动、伸缩、回转及摆动、手腕的摆动和回转、手指的张、开动作，以及各个动作的时间、速度等，都是在PLC的指挥下，按照预先设计好的程序来实现的。整个过程包括：电气控制路线图，根据控制要求完成I/O地址的分配，完成PLC硬件接线图的设计，绘制梯形图，输入调试控制程序。5、小结。机械手属于工业机器人的一种，它通过各个关节的运动来实现其末端执行器的位姿变化，其位姿体现了末端执行器在指定坐标系中的位置姿态，本设计的机械手臂由三菱PLC整体控制，编程简便，可根据需要编程控制、调整机械手臂的动作，由液压驱动它的各个关节的运动来实现手部作业，末端执行器可满足作业动作要求，基于PLC控制的机械手臂操作灵敏，调试方便，并且在工程应用之前可进行仿真调试，可以提高工作效率。参考文献：[1]王为.机械设计[M].湖北：华中科技大学出版社，2007.[2]付亚子.机械手控制系统[C].湖北：湖业工业大学，2000.[3]杨德华.通用机械手设计[C].湖北：湖业工业大学，2000.[4]闻邦椿.机械设计手册5版[M].北京：机械工业出版社，2012.商情2020年17期商情的其它文章企业实践报告河北省农业供给侧结构性改革的探讨浅析DCEP对商业银行跨境支付业务的影响公路养护工程的经济管理风险及管控对策探讨浅谈高校图书馆卫生防护工作策略膜接触器脱除水中氧气-全文完-