1、 1 本科毕业设计 (论文 )文献综述 电气工程及自动化 PLC 与工业机器人 摘要 ： 工业机器人已成为自动生产线必不可少的关键，它具有操作简单，动作精准，活动灵活等优点。机械手 能 模仿人手部的运动，来完成一些危险的动作，减少工作的危险性。机械手分液压驱动，气动驱动，和电机驱动，由于气动的稳定性高和安全环保，所以采用气动。PLC 控制简单，一般工作人员都会，也可在现场进行调试 ， 它的特点是可通过编写程序来完成各种指定的动作，同时在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，突出体现了人机的智能性和适应性。由于机械手作业的准确性和各种环 境中完成作业的能力，在各领域有着广阔的发展前景。 关键词 ：
2、机械手； PLC 控制；气动控制 1 工业机器人的机械手 现代工业的飞速发展，普通的人工生产模式已远远达不到企业的生产需求，人们急需一种机器能能代替人们从事单调重复作业或危险的工作。正是在这一背景下，机器人技术的研究与应用得到了飞速的发展。 工业机器人 1代表机电一体化的最高研究成果，它涉及机械工程，电子技术，计算机技术，自动化控制来论及人工智能等多门学科，是当代科学技术发展的最活跃的领域。自 20世纪 60 年代初机器人问世以来，机器人技术已取得 了实质性的成果 ， 特别是在传统的制造领域，工业机器人已成为不可缺少的核心自动化装备 ，被 广泛应用于机械加工，汽车制造，摩托车制造，船舶制造，家
3、电生产以及钢铁，化工等行业。 工业机器人主要包括三大部分构成：机身（又称立柱），臂部（包括手腕），手部。机器人必须有“手”，这样才能根据电脑发出的“命令”，执行相应的动作，工业上的机械手我们一般称之为末端操作器 3-4。 机械手是现代工业自动化控制领域中常用的一种能够自动抓取，操作的装置。普遍用于自动生产线，机械设备的上，下料。在自动化系统控制中，机械手由执行系 统，驱动系统，控制系统和人工智能系统组成，主要包括移动，转动，抓取等动作。送料机械手同时也是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编写程序来完成各种指定的动作，同时在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，突出体现了人机的智能性和适应
4、性。由于机械手作业的2 准确性和各种环境中完成作业的能力，在各领域有着广阔的发展前景 。 操作机 3的位置机构是机械手的重要外形特征，固常用作分类的依据。按这一分类要求，送料机械手可分为直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节型机械手。 圆柱坐标型机械手。圆柱坐标型机械手有 2 个移动关节 和 1 个转动关节，工作范围为圆柱形状的，如图 1-2 所示。其特点是：位置精度高，运动直观，控制简单；结构简单，占地面积小，廉价，因此应用广泛。 2 机械手 PLC 控制 机械手在传统工艺中采用继电器控制时，需要的继电器多，接线复杂，因此故障多，维修困难，不仅加大了成本，而且影响设备的工效；采用微机控制，虽
5、然它在智能控制方面有较强大的功能，但它的抗干扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术，广泛应用就不太容易，而可编程控制器恰恰解决了这一问题。 可编程控制器（ PLC） 6是以微处理为核心，集计算 机技术，自动控制技术于一体的一种新型工业控制系统。 PLC 一般采用易于理解和掌握的梯形图语言及面向工业控制的简单指令，形象直观，程序可变，抗干扰能力强，可靠性高，功能强，体积小，耗电低，特别适合现场操作人员使用。机械手控制系统越来越多的有可编程控制器来实现，用它控制机械手来完成各种规定的工序动作，可以简化控制线路，保证运行的可靠性，节约成本，提高劳动生产率。 送料机械手 PLC 控制系统
6、 8主要内容包括 :在物料过来时，能够实现机械手的上升，下降，伸缩臂和夹紧放松物件等功能，从传送带 A 上送到工作台上，让被工件加工 。 包括送料机械手的各个继电器的选择和 PLC 的选择。 假设电流是 25A，电机的功率是 4KW，1500r/mim。 继电器的选择：电流式继电器， JL18-25J。熔断器的选择 : 旋转式熔断器， RL1-60。热继电器的选择： JR16-60/3D。 三菱 PLC 的选择： MRFX N 322 3 气动控制系统 驱动机构是机械手的重要组成部分，机械手的性价比在很大程度上取决于驱动方式和它装置。根据动力源的不同，机械手的驱动方式可分为液压、气动、电动和机
7、械驱动。 由于气动技术 4是以压缩空气为介质，以气源做为动力的能源技术，其可靠性高，使用寿命长，对环境没有污染，所以在机械手的驱动系统中采用气动技术 。 气动机械手因为结构简单、成本低廉、重量轻、动作迅速、平稳、安全、可靠、 节能 和3 不污染环境等优点而气压式机械手。其驱动系统通常由气缸、空压机、气罐和气阀组成。其特点是气源方便，动作迅速，简单结构，造价低廉，方便维修，但是却难以进行速度控制，同时由于气压不能太高，固抓举能力较小。 被广泛应用在生产自动化的各个行业。因此，本设计的机械手的驱动方案选择气压驱动。 机械手气动回路的设计主要是选用合适的控制阀，通过控制和调节各个气缸压缩空气的压力、
8、流量和方向来使气动执行机构获得必要的力、动作速度和改变运动方向，并按规定的程序工作，设计的气动回路图 。 本气动系统主 要有旋拧阀，充气装置，二位五通电磁阀，减压阀，快速排气阀，升降气缸，夹持气缸，和旋转气缸组成。 通过计算选择，垂直升降气缸 LGB100 30FA，手臂伸缩气缸 LGB80 150LB，手爪夹紧缸 LGB4030M FA。 气动系统由四路执行元件组成，垂直升降缸和末端夹持缸的活塞杆伸出、缩回的速度及腰部回转缸的回转速度均采用单向节流阀进行排气节流调速，在排气腔内建立与负载相适应的背压使气缸的运动平稳。 4 结论 本文在总结了送料机械手的研究历史和发展现状，并在此基础上，运用气
9、压控制和可编程序控制器 (PLC)技 术，设计了气动机械手控制系统，完成了软、硬件设计。 机械手送料系统可以代替很多复杂的体力劳动，从而减轻工人的体力劳动和减轻工人的劳动强度，而且机械手没有自主的意愿，不会在工作中途因故障以外等原因停止工作，能够持续工作，即提高生产的效率，也增加了产品产量，保障经济效益和社会就业等问题。 参考文献： 1 赵曜 .自动化概论 M.北京：机械工业出版社 ,2009， 5. 2 巫莉，黄江峰 .电气控制与 PLCM.北京： 中国电力出版社 ,2011， 1. 3 常斗南 .PLC 运动控制实例及解析 M.北京： 机械工业 出版社 ,2010， 1. 4 李全利 .P
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