关于plc控制的智能机械手设计探究

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1、关于PLC控制的智能机械手设计探究摘要：本文重点就PLC控制的智能机械手进行了设计，所设计的取料机械手通过机械、气动、电气和PLC控制系统的综合设计，可以广泛应用于各大行业的取料领域，实践表明，该系统可以快速、准确的对控制要求做出反应，具有可靠性高、灵活性强、稳定性好，可大大提高生产效率。中国3/vie　　关键词：PLC控制；智能机械手；设计　　智能仿生机械手用智能手机的iOS应用程序进行控制的一款灵敏系数很高的一种仿生手。2013年帕特里克・凯恩成为英国首位装配智能仿生手的人。这款机械手名为i-limb，可以用智能手机的iOS应用程序进行控制。

2、帕特里克还能控制5个独立供能的手指，其中大拇指还能旋转。该款机械手是苏格兰触摸仿生（TouchBionics）公司的最新产品。目前，在国内大部分中小型轴承加工企业中，轴承毛坯的冲压、冲孔加工仍靠人工完成，不仅劳动强度大、生产成本高、效率低，而且还存在着安全隐患和产品质量问题；再加上大部分企业车间布局不统一，难以同时满足所有企业的自动化需求。因此，基于上述问题，设计一种用于轴承加工的智能机械手势在必行。　　一、智能机械手的结构　　智能机械手的总体装置分为两道工序，一道工序专门用于上料，主要包括气动手指、上料垂直气缸、上料伸缩气缸；一道工序专门用于下

3、料，主要包括翻转机构、旋转平台、下料伸缩气缸。两道工序互不干涉，相对于上下料由一道工序完成的机械手，大大节省了时间，提高了效率。在机械手上装有两个红外光电开关，一个开关用来检测是否有料，若有料，机械手就按照指令一步一步动作，完成轴承毛坯的加工，若没料，机械手会等待毛坯到位之后再动作；另一个开关是用来检测冲杆是否将工件带起，若没带起会发出警报，等待工作人员处理。主要元件功能如下：气动手指实现工件的夹紧和松开，装有夹位、松位限位开关；上料垂直气缸实现上升和下降动作，装有上位、下位限位开关；上料伸缩气缸控制机械手的伸出和收缩，实现工件的上料动作，装有前

4、位、后位限位开关；翻转机构用于工件的接取，翻转气缸动作将工件翻转掉到指定位置；旋转平台通过步进电机实现顺时针、逆时针的旋转，装有左侧、右侧限位开关。　　二、智能机械手工作过程　　气动手指和气缸均由220V单电控二位五通电磁阀控制，电磁阀通电，气缸伸出、手指夹紧；电磁阀断电，气缸收缩、手指松开。将流量阀分别装在气缸和手指的进气口和出气口，通过流量阀控制气体的流量和速度，来调节�舛�手指和气缸的动作速度。初始状态：气动手指松开，上料垂直气缸、上料伸缩气缸、下料伸缩气缸、翻转气缸都处于收缩状态。工作过程为：（上电）→回原点→（启动）→工件到位→上料垂直

5、气缸下降→气动手指夹紧工件→上料垂直气缸收缩→伸缩气缸伸出斗气动手指松开→伸缩气缸收缩→压力机冲压工件，同时下料伸缩气缸伸出→下料伸缩气缸收缩→旋转平台逆时针旋转900→翻转气缸伸出→旋转平台顺时针旋转900，同时翻转气缸收缩，如此循环。　　三、PLC控制系统的设计　　（一）PLC控制系统　　分析生产过程的工艺要求，确定控制系统要实现哪些功能要求；进行控制器、L/O模块、电源模块、控制模式、数据通信模块、通信模式的选择；确定数字量、模拟量输人、输出点的个数，列出PLC输入输出分配表；画出控制柜接线图，根据接线图进行现场接线；根据顺序功能图编写程序

6、进行调试，若是程序问题修改程序，若是硬件问题解决硬件问题，直到调试成功。　　（二）PLC软件设计　　系统设有手动、连续、单周期、单步和回原点三种工作方式。机械手为初始状态时称为系统处于原点状态，在进入手动、连续、单周期和单步工作方式之前，系统应处于原点状态。机械手从初始状态开始，到夹紧工件、接到工件并将其放到指定位置的过程称为一个工作周期，在自动工作方式下，按下启动按钮，机械手反复地工作，但按下停止按钮机械手并不会立即停止工作，而是完成一个周期的工作后返回并停留在初始步。单步操作常用于系统的调试，在单步工作方式下，按下启动按钮系统只完成一步的动作

7、，再次按下启动按钮，系统接着完成下一步动作。对于本系统而言，当接通I0.3时，系统进入单步工作方式，按一下启动按钮，上料垂直气缸下降，再按一下启动按钮，手指夹紧工件，如此一步一步的动作。连续工作方式的顺序功能图如图1所示，将选择开关打到连续工作方式位置，I0.1为1状态，系统进入连续工作方式。MO.5为原点条件，在初始步为活动步的情况下按下启动按钮I0.5，红外光电开关检测是否有料，若有，则I2.3为1状态，M2.O变为1状态，上料垂直气缸下降。同时，控制连续工作方式的线圈M0.7“通电”并自保持。　　（三）PLC控制步进电机　　步进电机是将电脉

8、冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化