基于plc的四自由度电动机械手的控制设计

《基于plc的四自由度电动机械手的控制设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于PLC的四自由度电动机械手的控制设计摘要：所介绍的电动机械手由电控机械手、yz轴丝杠组、手转动机构、旋转底盘等机械部分组成，在PLC控制下，它可在行程范围内将物体从一点搬运至另一任意点，可置放于各种不同生产线或物流流水线中。关键词：机械手；PLC；步进电机中图分类号：TP241文献标志码：A文章编号：DesignoftheControlSystemof4-dimensionMotor-drivenMechanicalManipulatorBasedonPLCAbstract:Motor-drivenmechanical

2、manipulatordisscussedinthispaperconsistsofpower-operatedmechanicalmanipulator,y-axisandz-axisscrewlevermodules,rotatrymechanismofmanipulator,rotated-plateatthebottometc.OnthecontrolofPLCsystem,itcantakebodiesfromoneplacetoanotherintherangeofitsjourney.Itcanbeplace

3、dondifferentmanufactureassemblylinesorgoodscirculationlines.KeyWords:mechanicalmanipulator;PLC;stepmotor随着微电子技术、计算机和现代控制理论的不断完善，机械手技术也快速发展。按实现功能和驱动方式划分，机械手可以分为很多种。仅就驱动方式，就有气动（或液动）、电动和电气混合等。为实现不同的功能，有3个自由度的，也有4、5个自由度的，甚至还有6个自由度的。本文中，笔者仅论述基于PLC技术的4个自由度电动机械手的控制设计，它能满

4、足绝大多数场合的搬运需要，并且可用于教学实验，具有良好的示范性和教学性。14轴联动简易机械手的结构及动作过程如图1所示，搬运一个零件，一般需要4个自由度确定其位置：3个坐标确定其空间位置；1个角度坐标确定其摆放方位。本文中确定空间位置的3个坐标分别是角度A、Y轴坐标Y1和Z轴坐标Z1；摆放方位（方位角）由零件长度方向的轴线与X轴形成的夹角B确定。通常情况下，4个自由度的机械手即可满足大多数搬运需求。4个自由度电动机械手的结构如图2所示。它由电磁铁控制的机械手1、YZ轴丝杠组2、手转动机构3、旋转底盘4、物料输送带5、PLC

5、6、控制面板7、步进电机驱动器8和24V电源9等组成。6　图1确定物体位置的一般坐标985764132图2电动机械手结构其运动控制方式为：1)由步进电机驱动可旋转角度为90°的电控机械手，由微动开关确定其起始0点；2)由步进电机驱动丝杠组件，使机械手沿Y和Z轴移动，有Y、Z轴接近开关作安全限位；3)可回旋270°的旋转机构能带动机械手及丝杠组自由旋转，其电气拖动部分由步进电机、微动开关等组成；4)旋转底盘主要支撑以上3部分；5)电控机械手的张合由电磁铁控制，通电时机械手抓紧，断电时机械手松开。　　其工作流程如下：1）当被搬

6、运物体到达预定位置时，通过光电开关发出信号，机械手系统开始动作；3台步进电机分别控制旋转运动、横向运动和上下运动，手转动机构驱动机械手旋转一个方位角，然后6电磁铁通电，机械手夹住物体。2）步进电机驱动纵轴上升，另一个步进电机驱动横轴开始向前走动；转盘步进电机转动使机械手整体运动，转到物体接收处。3）步进电机再次驱动纵轴下降（或上升），到达指定位置后，电磁铁断电，机械手松开物体。4）系统回位，准备下一次动作。2控制器件选型为使控制较为精确，对各种关键器件的类型应有所选择。2．1步进电机及其驱动器控制面板负载步进电机是将电脉冲

7、信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载情况下，电机的转速及停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。即给电机加一个脉冲信号，电机就转过一个步距角。虽然步进电机已被广泛应用，但步进电机并不能像普通的直流电机和交流电机一样在常规下使用，它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用[1]（见图4）。选择电机一般应遵循图3所示的步骤[2]。步距角PLC静转矩修正驱动器电流步进电机矩频特性曲线负载电机型号图3步进电机选择步骤图4控制系统结构框图本文中的机械手主要用于教学，故所需精度不很高，

8、力矩也不要太大。纵轴(Z轴)、横轴(Y轴)和手转动电机选用的是广州瑞宝公司的17HD0005-18型两相混合式步进电机，步距角为1.8°，电流DC0.28A/相，最大静力矩≥160×10-3N·m。旋转底座选用23HD0020-25型步进电机，步距角为1.8°，电流DC0.6A/相，最大静力矩≥330×