机械手及控制系统设计
工业机械手plc控制系统毕业设计
工业机械手plc控制系统毕业设计工业机械手在现代化的生产线中扮演着重要的角色，它可以高效地完成各种物品转移操作，但是机械手的运作离不开PLC控制系统的支持。
因此，本文将围绕“工业机械手PLC控制系统毕业设计”展开阐述。
第一步，进行需求分析。
在进行PLC控制系统设计之前，首先需要了解客户的具体需求，包括机械手的移动速度、精度、各种动作状态、传感器的数量等等因素。
针对这些要求进行详细分析，方便后续控制程序的编写。
第二步，进行PLC选型。
在根据客户需求推算出所需要的控制模块后，可以进行PLC选型。
考虑到冗余备份和可靠性要求，一般会采用双控制模块和双电源供电模块的设计方案，以确保系统的高可靠性和稳定性。
第三步，进行程序设计。
PLC程序设计分为由编辑、编译、下载到PLC并运行、调试等步骤，需要详尽地分析程序逻辑、动作流程和异常处理等内容。
同时，还应该编写人机界面(HMI)，方便人员进行系统的监控、操作和故障排除等工作。
第四步，进行现场测试。
在PLC控制程序编写之后，需要进行现场测试以确保程序的稳定性和可靠性。
此时要进行疯狂测试，跑黑盒白盒、配置自检等多个测试方式，确保程序能够符合客户的需求。
第五步，进行评估和优化。
在测试过程中，需要对系统运行数据进行评估和分析，并对程序进行优化。
调整参数和算法，优化运行效率和准确率，最终确保系统能够达到高效稳定的运行状态。
综上所述，关于“工业机械手PLC控制系统毕业设计”，需要进行需求分析、PLC选型、程序设计、现场测试和评估优化等步骤。
这种设计方案需要掌握扎实的基础理论知识和丰富的实践经验，而且需要具备敏锐的技术洞察力以及灵活应变的能力。
只有这样才能够完成高质量的PLC控制系统毕业设计。
工业机械手控制系统设计和调试
工业机械手控制系统设计和调试首先，工业机械手控制系统设计的第一步是确定机械手的动作范围和控制要求。
根据具体的应用场景，确定机械手需要执行的任务和动作，例如抓取、转动、举升等。
同时，还需要确定机械手的工作空间和可移动范围，以及机械手的负载能力和精度要求。
接下来，设计人员需要选择适合的控制器和传感器。
工业机械手通常使用伺服控制系统来实现精密控制。
在选择控制器时，需要考虑其处理能力、稳定性和可靠性。
传感器方面，通常使用编码器、力传感器和视觉传感器等来实现对机械手位置、力量和对象识别的监测和反馈。
一旦控制器和传感器确定后，就可以进行控制系统的软件设计和编程。
通常，控制系统采用实时操作系统来控制机械手的运动。
软件设计过程包括建立机械手的运动模型、编写控制算法和生成控制指令。
在编程过程中，还需要考虑到安全性和故障处理机制，以保证机械手在异常情况下能够正确应对。
完成软件设计后，就可以进行控制系统的调试和优化。
首先，需要对控制系统进行初始化和参数设置，包括配置机械手的初始位置和速度等。
然后，通过观察机械手的运动和传感器的反馈数据，调整控制器参数和算法，以实现更准确的控制。
在调试过程中，还需要进行系统的稳定性分析和性能评估，以确保机械手能够稳定运行并满足控制要求。
最后，为了保证工业机械手控制系统的可靠性和安全性，还需要进行系统的验证和测试。
在系统验证中，需要验证控制系统能够准确地实现机械手的运动和控制要求。
而在系统测试中，需要对系统进行全面的功能和性能测试，包括验证系统在不同工作负载和环境条件下的稳定性和可靠性。
综上所述，工业机械手控制系统设计和调试是一个复杂而关键的过程，需要综合考虑机械工程、电气工程和自动化控制等多个领域的知识。
只有通过合理的设计和精确的调试，才能实现工业机械手的准确和稳定控制。
基于PLC机械手控制系统设计
2024-04-29
• 项目背景与意义 • 整体方案设计 • 硬件选型 • 程序设计 • PLC仿真 • 项目总结与展望
目录
Part
01
项目背景与意义
机械手控制系统优势
效率高、准确高
高生产自动化程度，有利于 提高材料的传送、工件的装 卸、刀具的更换以及机器的 装配等的自动化程度，提高 生产效率，降低生产成本
改善劳动条件
避免人身事故，代替人安全 地在高温、高压、低温、低 压、有灰尘、噪声、臭味、 有放射性或有其它毒性污染 以及工作空间狭窄等场合中 完成工作。
自动化程度高，成本低
采用PLC控制系统，实现远 程监控和自动调节，提高运 维效率，降低了人工成本。
Part
02
整体方案设计
系统硬件设计
plc选型 机械手的位置反馈是开关量控制，所需的I/0点数量并不多，所以使用一般 的小型plc的选择就可以了。由于所需要的 I/0 点数分别为 20 点和12 点， 因此本设计选用西门子S7-226来实现控制
2）通过下面一排拉杆模拟PLC输入信号，通过观察Q点输出亮灯情况检查程序。
组态制作
新建一个工程，触摸屏的类型选择TPC7062TD
2）制作主页面。
组态制作
在设备窗口中添加-通用串口父设备和西门子_S7200PPI
2）双击西门子_S7200PPI，增加设备通道，并且连接对应的数据库，是PLC与触摸屏互相通信。
Part
03
硬件选型
plc硬件接线图简图
选型与配置方案
PLC控制器
使用一般的小型plc的选择就可以 了。由于所需要的 I/0 点数分别 为 20 点和12 点，因此本设计选 用西门子S7-226来实现控制。
《2024年基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》范文
《基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展，机械手运动控制系统在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
传统的机械手控制系统通常采用单片机或嵌入式系统进行控制，但由于其处理能力和稳定性的限制，已经无法满足现代工业生产的高效、精确和可靠的要求。
因此，本文提出了一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的工业机械手运动控制系统设计。
该系统采用先进的PLC技术，能够有效地提高机械手的控制精度、稳定性和可靠性，满足现代工业生产的需求。
二、系统设计1. 硬件设计本系统硬件部分主要包括PLC控制器、机械手本体、传感器、执行器等部分。
其中，PLC控制器是整个系统的核心，采用高性能的PLC模块，能够实现对机械手的精确控制。
机械手本体包括手臂、手腕、抓手等部分，通过执行器进行驱动和控制。
传感器则用于检测机械手的运动状态和位置信息，为控制系统的精确控制提供支持。
2. 软件设计软件部分是整个系统的关键，它决定了机械手的运动方式和控制精度。
本系统采用PLC编程软件进行程序设计，通过编写梯形图或指令代码来实现对机械手的控制。
程序包括主程序和控制程序两部分。
主程序负责控制整个系统的运行流程，而控制程序则负责实现对机械手的精确控制。
3. 控制策略本系统采用基于位置的控制策略，通过传感器实时检测机械手的位置信息，将位置信息与目标位置进行比较，计算出位置偏差，并通过执行器对机械手进行精确的控制。
同时，系统还具有速度控制和力控制等功能，能够根据实际需求进行灵活的调整和控制。
三、系统实现1. 硬件连接硬件连接是整个系统实现的基础。
首先需要将PLC控制器与机械手本体、传感器、执行器等部分进行连接，确保各部分之间的通信和信号传输畅通。
同时，还需要对硬件设备进行调试和测试，确保其正常工作。
2. 程序设计程序设计是整个系统的核心部分。
根据实际需求和机械手的运动特性，编写相应的梯形图或指令代码，实现对机械手的精确控制。
机械手PLC控制系统设计与装调
机械手PLC控制系统设计与装调机械手是一种用来代替人工完成重复性、繁琐或危险工作的机械装置。
PLC控制系统是一种可编程逻辑控制器，能够实现自动化控制和监控设备的功能。
机械手PLC控制系统设计与装调是指利用PLC控制系统来控制机械手的运动和动作。
1.系统需求分析：根据机械手的任务和要求，分析系统所需的功能和性能，确定系统的控制策略。
2.硬件设计：根据系统需求，设计PLC控制系统的硬件部分，包括选择适当的PLC、输入输出模块、传感器等设备，并进行布置和连线。
3.软件设计：根据机械手的动作和任务，设计PLC控制系统的软件部分，包括编写PLC程序、设置逻辑关系和时序控制等。
4.程序调试：将编写好的PLC程序烧写到PLC中，并进行调试和测试。
通过观察机械手的运动和动作，检查是否符合系统需求。
5.故障排除：在调试过程中，如果发现机械手运动不正常或出现故障，需要进行故障排除和修复，确保系统正常运行。
6.系统调试：将机械手与PLC控制系统进行连接，并进行整体调试和测试。
通过检查机械手的运动轨迹和动作正确性，验证系统是否满足设计要求。
在机械手PLC控制系统设计与装调过程中1.确保PLC控制系统性能和稳定性：选择适当的硬件设备，确保其性能能够满足系统需求；合理设计PLC程序，避免死循环和死锁等问题；对系统进行充分测试和调试，排除潜在的故障。
2.确保机械手安全和可靠运行：考虑机械手的载荷、速度、加速度等因素，设计合理的控制策略，确保机械手的安全运行；设置传感器和限位开关等装置，监控机械手的位置和状态，及时停止或调整其运动。
3.确保系统兼容性和扩展性：设计PLC控制系统时，考虑到未来可能的扩展需求和变化，留出足够的余地；选择具有通信接口和扩展模块等功能的PLC，方便与其他设备进行联动和协同控制。
4.提高系统的可操作性和可维护性：设计PLC程序时，考虑到操作人员的使用和维护需求，使系统界面友好且易于操作；合理安排PLC程序的模块结构和注释，便于后续维护和修改。
搬运工件机械手控制系统设计
搬运工件机械手控制系统设计引言搬运工件机械手是一种广泛应用于工业自动化领域的机器人，其主要功能是通过控制系统完成对工件的抓取、搬运和放置等动作。
本文将介绍搬运工件机械手控制系统的设计原理和相关技术。
系统架构搬运工件机械手控制系统主要由以下几个模块组成：1.传感器模块：用于感知周围环境，获取工件位置、姿态等信息；2.执行器模块：通过驱动电机控制机械手进行运动；3.控制模块：负责处理传感器模块获取的信息，并生成相应的控制信号；4.通信模块：将控制信号传输给执行器模块。
控制算法搬运工件机械手的控制算法主要包括运动控制和抓取控制两部分。
运动控制运动控制是机械手控制系统中的核心部分，其目标是使机械手能够准确、快速地完成工件的搬运任务。
常用的运动控制算法有：•路径规划：通过规划机械手的运动路径，使其能够避开障碍物并按照设定的轨迹进行移动；•逆运动学：根据工件的期望位置和姿态，计算出机械手每个关节的角度，以实现位置和姿态的控制；•运动控制器：根据机械手当前的状态和目标状态，控制执行器模块的运动，使机械手能够按照预定的轨迹运动。
抓取控制抓取控制是机械手控制系统中的另一重要部分，其目标是使机械手能够准确地抓取工件，并保持抓取的稳定性。
常用的抓取控制算法有：•触觉反馈控制：通过传感器模块获取抓取过程中的力、接触面积等信息，实时调整控制信号，使抓取过程更稳定；•视觉反馈控制：通过视觉传感器获取工件的位置、姿态信息，调整机械手的控制信号，以实现准确的抓取。
控制系统设计搬运工件机械手控制系统的设计需要考虑以下几个方面：1.功能需求：根据搬运任务的要求，确定机械手需要具备的功能，如负载能力、运动速度、精度等。
2.传感器选择：根据任务要求，选择合适的传感器进行环境感知和工件抓取过程的监控。
3.执行器选择：根据负载需求和运动速度要求，选择合适的执行器驱动机械手进行运动。
4.控制算法选择：根据任务要求和机械手的运动特性，选择合适的控制算法。
机械手控制系统设计
机械手控制系统设计引言机械手是一种广泛应用于工业和制造领域的自动化设备。
机械手可以在不同的工作环境下完成各种任务，如装配、搬运、包装等。
机械手的控制系统是实现机械手自动化操作的关键组成部分。
本文将从机械手控制系统的设计方面进行讨论并提出一种基于Arduino的机械手控制系统设计方案。
设计概述在设计机械手控制系统时，需要考虑以下几个方面：1.机械手的运动控制：包括位置控制、速度控制和力控制。
2.机械手的传感器：用于感知环境和物体，以便做出正确的操作。
3.机械手的控制算法：用于实现机械手的运动规划和控制策略。
4.机械手的交互界面：用于人机交互和控制机械手的操作。
控制系统硬件设计机械手运动控制电路设计机械手的运动控制电路是机械手控制系统中最重要的部分之一。
在该设计方案中，我们选择使用Arduino Mega作为控制器。
Arduino Mega具有较多的输入输出引脚，适合连接和控制多个电机和传感器。
为了实现机械手的运动控制，我们需要使用电机驱动模块和位置传感器。
1.电机驱动模块：我们选择使用L293D驱动芯片作为电机驱动模块。
L293D芯片可以控制直流电机的转向和转速，适合实现机械手的运动控制。
2.位置传感器：机械手的位置传感器可以用于控制机械手的位置和姿态。
我们选择使用电位器作为位置传感器，并通过模数转换器将变化的电压信号转换为数字信号输入到Arduino Mega中。
机械手传感器电路设计除了位置传感器，机械手还需要其他的传感器来感知环境和物体。
在该设计方案中，我们选择使用以下传感器：1.光电传感器：用于检测物体的存在和距离。
2.压力传感器：用于检测机械手对物体施加的力。
3.温度传感器：用于检测机械手工作时的温度变化。
这些传感器将被连接到Arduino Mega的输入引脚，通过读取传感器输出的模拟信号，可以获取到环境和物体的相关信息。
控制系统软件设计运动控制算法设计机械手的运动控制算法是控制系统的核心部分。
搬运机械手PLC控制系统设计
搬运机械手PLC控制系统设计PLC控制系统设计应考虑以下几个方面：1.硬件设计：PLC控制系统的硬件设计包括选择适当的PLC主控板、I/O模块、通信模块等。
在选择PLC主控板时，应根据搬运机械手的工作要求和应用环境选择合适的型号和规格。
同时，还需考虑I/O模块的数量和类型，以满足机械手的输入输出需求，并确保通信模块能够与上位机等其他设备实现良好的通信。
2.软件设计：PLC控制系统的软件设计是搬运机械手的核心部分，它包括编写PLC 程序、设计操作界面等。
在编写PLC程序时，需考虑机械手各个部分的动作顺序和条件判断，以实现机械手的准确、高效工作。
同时，还需设计操作界面，使操作人员能够方便地控制和监控机械手的运动情况。
3.电气布线设计：搬运机械手的电气布线设计是PLC控制系统设计中的重要环节。
在电气布线设计中，需合理安排电气设备和传感器的布置，确保信号的传递和控制的可靠性。
同时，还需进行电气隔离和防护措施，以确保整个系统的安全性和稳定性。
4.通信与监控设计：PLC控制系统的通信与监控设计包括与上位机、其他设备的通信以及对机械手工作状态的监控。
通过与上位机的通信，可以实现对搬运机械手的远程监控和管理。
而通过对机械手工作状态的实时监控，可以及时发现故障和异常情况，并采取相应措施，确保机械手的安全和稳定运行。
5.安全保护设计：在搬运机械手的PLC控制系统设计中，安全保护是重要的考虑因素之一、安全保护措施包括急停开关、安全光幕、限制开关等，它们能够及时停止机械手的运动，并保护操作人员的安全。
此外，还需设计故障检测和报警系统，及时发现和排除故障，保障机械手的稳定运行。
总之，搬运机械手的PLC控制系统设计需要综合考虑硬件设计、软件设计、电气布线设计、通信与监控设计以及安全保护设计等多方面的因素。
只有经过合理的设计和严格的测试，才能确保搬运机械手能够安全、稳定地运行，并实现高效的物品搬运任务。
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河北工程大学课程设计指导说明书课程题目: 机械手及控制系统设计专业: 机械设计制造及其自动化—机电方向班级: 机制11班**: **学号 8****: ***目录第一章绪论题目要求。
3题目概况。
3气动机械手。
3气动机械手的发展趋势。
3课题的现实意义。
4第二章气动机械手的操作要求及功能机械手移动动作示意图。
5机械手操作面板图。
5机械手的输入\输出信号定义图。
6机械手顺序动作的要求。
6第三章机械部分设计气动搬运机械手的结构。
8机械手的主要部件及运动。
8驱动机构的选择。
9机械手的技术参数列表。
9气动回路的设计。
9末端执行器的设计。
10升降手臂的设计。
12平移手臂的设计。
14第四章机械手控制设计PLC的简介。
16 PLC的应用领域。
16 PLC的系统组成。
16 PLC的定义及选择。
17机械手传送系统输入点和输出点分配表。
17原理接线图。
18控制程序流程图。
19机械手控制软件设计。
21控制系统程序。
21手动单步操作程序。
21机械手系统梯形图。
23语句表程序设计。
24第五章课程设计总结第一章绪论机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务。
在构造和性能上兼有人和机器的优点，尤其体现了人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
题目要求题目：机械手及控制系统设计要求：机械手的各动作由气缸驱动，并由电磁阀控制题目概况机械手在专用机床及自动生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作，以实现生产自动化。
我国国家标准（GB/T12643—90）对机械手的定义是“具有和人手臂相似的动作功能，可以在空间抓放物体，或进行其他操作的机械装置”。
机械手可分为专用机械手和通用机械手两大类。
专用机械手：它作为整机的附属部分，动作简单、工作对象单一、具有固定程序，适用于大批量的自动生产。
如自动生产线上的上料机械手、自动换刀机械手等。
通用机械手：它是一种具有独立控制系统、程序可变、动作灵活多样的机械手。
它适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产，它的工作范围大、定位精度高、通用性强，广泛应用于柔性自动线。
气动机械手气动机械手与其他控制方式的机械手相比，具有价格低廉、结构简单、功率体积比高、无污染及抗干扰性强等特点。
气动机械手是在已有的机械手基础上发展起来的，二者之间的区别在于气动机械手发展的起点高，它强调模块化的形式，把专用机械手和通用机械手结合起来。
现代气动机械手的基本结构由感知部分、控制部分、主机部分和执行部分四个方面组成。
人们可以根据应用情况的不同，选择相应功能和参数的模块。
这是一种先进的设计思想，代表着气动机械手今后的发展方向，也始终贯穿着气动机械手的发展及实用性。
因此，气动机械手可以代替一些功能不理想的工业机械手的地位，在目前的工业自动化线上有着及其广泛的应用前景。
气动机械手的发展趋势尽管世界工业经济发展放缓，使得气动机械手的发展受到一定的影响。
然而，作为新兴科学技术的产物，气动机械手的发展必将势不可挡。
目前气动机械手的发展呈现出以下趋势：1、机构模块化2、控制智能化3、感觉功能变强4、系统应用与集成化5、可靠性越来越高6、易操作更灵活7、向微型化方向发展课题的现实意义机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。
年来随着工业自动化的发展，机械手逐渐成为一门新兴学科，并得到了较快的发展。
机械手广泛地应用于锻压、冲压、装配、机加等各个行业。
特别是在超重、高温、有毒、危险、放射性等恶劣的生产环境中，机械手由于其显着的优点而受到特别重视。
总之，机械手是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业自动化的一个重要手段，国内外都十分重视它的应用与发展。
可编程控制器（PLC）是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制装置。
随着微电子技术、自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展，PLC 在硬件配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步，已经成为工厂自动化的标准配置之一。
本次课题设计的机械手就是通过PLC来实现自动化控制，通过此次设计可以更进一步的学习PLC的相关知识，了解世界先进水平，尽可能的多应用于实践。
第二章气动机械手的操作要求及功能机械手移动动作示意图机械手操作面板图机械手的输入\输出信号定义图机械手顺序动作的要求1) 按下起动按钮SB1时，机械手系统工作。
首先上升电磁阀通电，手臂上升，至上升限位开关动作。
2) 左转电磁阀通电，手臂左转，至左转限位开关动作3) 下降电磁阀通电，手臂下降，至下降限位开关动作。
4) 启动传送带A运行，由光电开关SP检测传送带A上有无物品送来，若检测到物品，则抓紧电磁阀通电，机械手抓紧，至抓紧限位开关动作。
5) 手臂再次上升，至上升限位开关再次动作。
6) 右转电磁阀通电，手臂右转，至右转限位开关动作。
7) 手臂再次下降，至下降限位开关再次动作。
8) 放松电磁阀通电，机械手松开手爪，经延时2秒后，完成一次搬运任务，然后重复循环以上过程。
9) 按下停止按钮SB2或断电时，机械手停止在现行工步上，重新起动时，机械手按停止前的动作继续工作。
第三章机械部分设计气动搬运机械手的结构机械手的种类很多，但按手臂坐标类型来分主要有直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式、关节坐标式、SCARA型。
本次是一个用于传送带上轻型平动搬运机械手的设计。
所针对的机械手属于直角坐标式，如图所示，机械手主要是由基座和手臂两部分组成。
基座的主要任务是支撑。
手臂装在基座上，作上下直线运动和伸缩运动，手部可夹紧/放松。
机械手原理图本机械手的全部动作由气缸驱动。
气缸由电磁阀控制。
驱动部分有升降气缸、摆动气缸和手部驱动气缸。
机械手的主要部件及运动在直角坐标式机械手的基本方案选定后，根据设计任务，为了满足设计要求，本设计的机械手具有2个自由度：手臂伸缩；手指升降。
本设计的机械手主要由3个大部件和3个气缸组成：（1）手部，采用一个气爪，通过机构运动实现手爪的张合。
（2）升降臂部，采用直线缸来实现手臂的伸缩。
（3）平移臂部，采用气动滑台来实现手臂的平移。
驱动机构的选择驱动机构是工业机械手的重要组成部分, 工业机械手的性能价格比在很大程度上取决于驱动方案及其装置。
根据动力源的不同, 工业机械手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。
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、节能和不污染环境等优点而被广泛应用在生产自动化的各个行业。
因此，机械手的驱动方案选择气压驱动。
机械手的技术参数列表一、用途：车间皮带机之间的搬运二、设计技术参数：1、抓重：2Kg (夹持式手部)2、自由度数：2个自由度3、坐标型式：圆柱坐标4、最大工作半径：200mm5、机身最大中心高：415mm6、主要运动参数：手臂伸缩行程：400mm 手臂伸缩速度：300mm/s手指升降行程：200mm 手指升降速度：200mm/s气动回路的设计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、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，设计的气动回路图如图所示。
机械手气动回路图本设计的气动机械手完成各个运动的气缸只有完全伸出和完全缩回两个状态，选择两位五通换向阀控制各个气缸的运动方向，气缸的进出口回路各设置一个单向节流阀，通过控制进出口空气流量的大小来控制气缸执行器动力的大小和运动速度。
设计中采用PLC控制机械手实现各种规定的预定动作，既可以简化控制线路，节省成本，又可以提高劳动生产率。
末端执行器的设计由于本设计所采用标准气爪，不需要进行设计，直接选型即可。
本设计要求机械手手爪的最大持重m=2Kg，根据具体的工作要求，选择标准平行开闭型气爪，其结构如图所示。
当A口进气B口排气时，气缸活塞杆1伸出，通过杠杆2绕杠杆轴8回转，带动两个手指4通过一组钢球3在导轨5上作向外直线运动，两手指便张开，松开工件。
止动块6限制手指张开行程，定位销7保证直线导轨不错位。
平行开闭型气爪结构原理图1-活塞杆 2-杠杆 3-钢球 4-手指 5-导轨 6-止动块 7-定位销 8-杠杆轴对夹持工件进行受力分析如图所示， 2个手指的总夹持力产生的摩擦力2μF必须大于夹持工件的重力mg，故应满足 2μF>mg即 F>mg/2μ式中μ—摩擦系数，本设计的夹持辅助件材料为硬质橡胶，一般令μ=；由此 F>mg/2μ=2×(2×=夹持工件受力示意图根据计算出的夹持力的大小和表3-1，可选择合适的末端执行器（手爪）的型号：MHZ-10D。
表3-1升降手臂的设计升降手臂为机械手执行上下伸缩运动的机构，它是连接机械手末端执行器和平移手臂的部件，它的基本作用是完成末端执行器的伸出和缩回运动。
升降手臂主要承受末端执行器和夹持物件的重力，为使设计的标准化和简便化，在本设计中，伸缩手臂采用新薄型带导杆气缸（如图）。
该气缸体积小、轻巧，耐横向负载能力强，耐扭矩能力强，不回转精度高，导向杆的轴承可选择滑动轴承或球轴承，安装方便，二面接管位置可供选择。
新薄型带导杆气缸根据本机械手的设计技术参数，伸缩手臂的行程为200mm，气爪抓重约为2Kg，加上末端执行器（气爪）和连接板的重量，总质量约为3Kg，由此，伸缩手臂的最大负载F=mg=3×=。
根据数据要求，初步选定为缸径为20mm 型号为MGPL20—200的气缸作为机械手的升降手臂。
伸缩手臂作上下直线运动时，主要克服的是摩擦阻力和惯性力，因此，气缸所需要的驱动力应由摩擦阻力,重力和惯性力来确定。
式中 F 摩—摩擦阻力，应包括手臂与伸缩导轨间的摩擦阻力，活塞与密封装置处的摩擦阻力；F 惯—手臂在启动过程的惯性力。
其大小可按以下公式计算；tg VG F∆•∆•=总惯其中G 总—手臂移动部件的重量（牛顿）； g —重力加速度（米/秒2）；V ∆—启动或制动前后的速度差（米/秒）； t ∆—启动或制动所需的时间（秒）。
惯性力的计算：本设计要求手臂升降时V=200mm/s ，在计算惯性力的时候，设置启动时间t ∆=，启动速度∆V=V=200mm/s 。
tg V G F∆•∆•=总惯=1.09.8.20.429⨯⨯=6 N 由于升降运动，气缸所受的摩擦力很小，可以忽略不计。
所以：气缸所需的驱动力 F 驱= F 摩+ F惯+F=0+6+=气缸的理论驱动力 F=1/4πd 2p其中 d —气缸活塞杆的直径（米）； p —气缸的工作压力（帕）。
根据设计技术参数 d=10mm ，p=代入数据进行计算得 F=1/4πd 2p=1/4××（）2××106= N 由计算的结果可知 F>F驱即气缸提供的理论驱动力大于气缸实际所需的驱动力，因此，伸缩手臂的设计符合设计要求。