高俊亚 机械手

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1、第1章机械手系统的设计1.1机械手的工作原理机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电

2、机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。1.2机械手控制系统的设计1.2.1机械手的工作过程按下开始按钮装置开始工作，机械手首先做下降运动，待下降到位后，机械手张开手指抓取物品(抓紧物品时间由定时器确定)；然后机械手上升到最上端(由上限位开关确定)，再向右运动；到达右端后，机械手开始下降，下降到位后机械手松开，放

3、下物品；再将机械手上升，如此循环提取物品。机械手工作过程流程如图1所示：原始位→下降→夹紧→上升→右移↑↓左移←上升←放松←下降图1机械手工作过程流程图1.2．2组态在机械手中的应用组态软件又称上位机管理软件，广泛应用于工业领域，它提供了灵活的组态工具，人机交互界面好，能充分实现工业各领域的管理控制、数据采集、连续控制及统计过程控制。本次设计充分运用组态王的仿真功能实现人机的交流，以达到对机械手的控制。26第2章组态王2.1组态王软件简介本系统采集控制软件选用中国本土软件厂商北京亚控科技发展有限公司生产的，国内最早的商用组态软件“组态王”。截止到2009年底，“组态王”已在国内装机量有1

4、0万套，成功地应用于我国工业领域的各行各业，例如石油、化工、电力、冶金、造纸、橡胶、环保、机械制造等等，在中国使用的监控软件中，组态王拥有国内最多的用户。像国外众多的软件一样，组态王软件也经过了一个发展例程：1995年——组态王V1.0，1996年——组态王V1.21997年——组态王V1.51，1998年——组态王V2.0，1999年——组态王V5.1，2000年——组态王V5.1forInternet，2001年——组态王V6.0、组态王电力专业版6.0，2002年——组态王V6.02，2003年——组态王V6.5，2005年——组态王V6.51，2006年——组态王V6.52，20

5、07年——组态王V6.53。2.1.1基本人机界面功能通过本功能完成画面组态快速便捷的应用设计，用组态软件构造“监控和数据采集系统”的好处之一就是能大大缩短开发时间，并能保证系统的质量。能快速便捷地进行图形维护和数据采集是此类系统的关键点。组态王正是提供了丰富的快速应用设计的工具。（1）方便实用的工程管理组态王6.52提供方便实用的管理工具——工程管理器。工程管理器是一个独立的可执行文件，用来管理本机的所有组态王工程，可以实现工程的压缩备份，备份恢复，数据词典的导出导入，实现开发和运行系统的切换等。(2).集成的开发环境最新设计的组态王工程浏览器为用户提供了便利的集成开发环境。工程设计者

6、可以在工程浏览器中查看工程的各个部分，可以查看画面、数据库、配置通讯驱动程序、设计报表；可以完成系统的大部分配置。工程浏览器采用树形结构，操作简单方便，容易接受。在工程浏览器中，用户也可以方便地切换到组态王开发环境和运行环境。(3).功能强大、易用的绘图工具目前用简单的示意性图形已经不足以表示工业现场复杂的生产过程，用户普遍要求更加丰富多彩、生动逼真的画面。为满足此要求，组态王提供了丰富的绘图工具，并尽可能使绘图工具的使用方法容易掌握。组态王工具箱中提供的绘图工具包括直线、折线、圆弧、矩形（方形）、圆角矩形、圆形（椭圆）等工具。它们的使用方法与一般绘图软件（如“画笔”）大致相同，设计者不

7、需专门的培训即可使用。(4).灵活的便捷菜单26使用组态王的过程中，用户可以随时按下鼠标右键来得到上下文相关的快捷菜单。这种方式比普通的菜单命令更容易使用，将大幅度地提高开发应用系统的效率。(5).支持无限色和过渡色组态王6.52调色板改为支持无限色，支持二十四种过渡色效果，组态王的任一种绘图工具都可以使用无限色，大部分图形都支持过渡色效果，巧妙地利用无限色和过渡色效果，可以使您轻松构造面无限逼真、美观的画面。(6).图形对象丰富的