步进电机在机械手设计方案中的应用
机械手功能实现及其控制方式设计
中图分类号 ： ４ Ｇ６ ２
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：６ ２ ５５ （ ０ ０ － ２ ０ １７ — ４× ２ １ ３ ０ １— ２ ２） ０
在 机 械 制 造 业 中 ， 械手 应 用 较 多 ， 展较 快 。 机 发
目前主要应用于机床 、模锻压力机 的上下料以及焊 接、 喷漆等作业 ， 它可以按照事先制定 的作业程序完 成规定的操作 ， 有些还具备有传感反馈能力 ， 能应付 外界 的变化。应用机械手 ， 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 ， 从而可 以提高劳 动生产率 ， 降低 生产成本 ， 加快实现工业生产机械化和 自 动化的步伐。
收 稿 日期 ：０ １ １— ９ ２ １－ ２ １
作者 简介 ： 野（ ９ ８ ） 男 ， 袁 １８ ～ ， 吉林珲春人 ， 天津 工业大学机械工程学院 ２０ 级 本科生 ， ０８ 研究方 向是机械工程 自动化。
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《 装备制造技术）０２ ２ １ 年第 ３ 期 Ｐ Ｃ发出控制脉冲控制步进 电动机运转 ，实现手臂 ３３躯干部分 Ｌ ． 躯干有底盘和手臂两部分组成。底盘是支撑机 的进给和定位 ， 手爪采用气压驱动。各功能实现形式 械手的全部重量并能带动手臂旋转的机构 。底 盘采 与控 制 方式 。 用一个直流电动机驱动 ，底盘旋转时带动一个旋转 编码盘旋转 ， 机械手每旋转三度发出一个脉 冲， 由传 ３ 机械 手各 部分功能与控制设计 感器检测并送入可编程控制器 ，从而计算底盘旋转 在底盘上装有 限位开关 ， 最大旋转角 机械手的迅速发展是由于它的积极作用正 日益 的角度 。同时 ， 度可达 １０ ８ 度。手臂是机械手的主要部分， 它是支撑 为人们所认识。它能部分代替人工操作 ， 因此 ， 它能 工件使它们运动的机构。本设计手臂 由横轴 和 大大地改善工人的劳动条件 ，显著地提高劳动生产 手爪、 竖轴组成 、 可完成伸缩、 升降的运动 。手臂采用电动 率， 加快实现工业生产机械化和 自动化的步伐 。 机带动丝杠、 螺母来实现伸缩和升降运动。由可编程 ３１ 机 械手 模型 的机 能和 特性 ． 控制器发出信号控制步进 电机运转 ，同时在两轴 的 物体在三维空 间内的禁止位置是 由三个坐标 和 采用丝杠、 螺母结构传动 围绕三轴旋转的角度来决定的 ， 因此 ， 抓握物体的位 两端分别加限位开关 限位 。 位置精度较高 ， 传动效率较高。 置 和方 向能从理 论 上求得 。根 据 资料 的介 绍 ， 如果采 的特点是易于自锁 、
基于步进电机的三自由度直角型机械手设计
摘 要在工业上，自动控制系统有着广泛的应用，如工业自动化机床控制、计算机系统、 机器人等。
其中工业机器人是相对较新的机械电子设备，它在现代化工业生产中正扮演 着越来越重要的角色。
全自动化工业机械手有能模仿人手和手臂的某些动作功能，用固定程序搬运，抓取 物体或操作工具的自动操作装置，机械手主要由手部和运动机构组成。
按照搬运或者抓 去的物件形状、尺寸、重量、材料和作业环境等的要求的不同，手部有几种结构形式， 吸附型，托持型和夹持型等。
运动机构的功能是使手部完成各种动作：移动、转动等运 动来实现规定的动作。
机构的伸缩、升降和旋转等运动方式，称为机械手的自由度。
本 设计选用三自由度直角坐标型工业机器人，其工作方向为四个直线方向，是通过滚珠丝 杠来实现小臂与大臂的伸缩，升降。
而这些动作都是通过在步进电机的带动下进行。
在 控制器的作用下， 它将执行将工件从一条流水线抓取并运送到另一条流水线这一简单的 动作。
本篇论文主要对机械手的传动部分滚珠丝杠与步进电机进行了计算， 计算内容主要 包括工业机器人的传动机构的设计，以及其机械传动装置的选择。
另外对控制部分的描 述主要有单片机的控制方案，接线原理图以及程序流程图等。
关键词：三自由度，直角坐标，工业机器人ABSTRACTIndustrially, automatic control systems have a wide range of applications, such as automation machine tool control, computer systems, robotics. The industrial robot is a relatively new machinery and electronic equipment in the modern industry, it is playing a more and moreimportant role.Fully automated industrial machinery hand can imitate hand and arm some action function, with fixed procedures handling, grasping an object or operation tool for automatic operation device, the manipulator is mainly composed of a hand and the movement mechanism. According to the transporting or catch to object shape, size, weight, materials and working environment of the different requirements, hand there are several structure forms, adsorption, supporting and clamping type. Motion mechanism is the function of the hand to complete a variety of actions: moving, rotating movement to achieve the required action. Body stretching, lifting and rotating movement, known as the degrees of freedom manipulator. The design of three degree of freedom industrial robot in Cartesian coordinate type, which is composed of four linear direction, through ball screw to realize small arm and the arm stretching, lifting. These movements are all based on the stepper motor driven by. Under the action of the controller, it will perform a workpiece from one production line to crawl and transported to another line of this simple action.This paper focuses on the manipulator drive portion of the ball screw and the stepping motor were calculated, calculate the content mainly includes industrial robot design of the transmission mechanism, and the mechanical transmission device selection. In addition to the control part of the description there are singlechip microcomputer control scheme, the wiring diagram and the program flow diagram.Key words ：three degrees of freedom,Cartesian coordinates , industrial robot目 录1 绪论 (1)1.1 装配机械手的概述.................................................................错误！未定义书签。
阐述气动手搬运机械手控制
阐述气动手搬运机械手控制本文针对气动机械手的结构以及工作原理的介绍，重点分析了气动机械手的控制要求，并在此基础上进行气动机械手控制系统的设计，而且通过相关实验，证明该机械手控制方便、定位精确，可以长期稳定的运行。
目前，由于机械手技术有了快速的发展，同时PLC控制技术以及点控制技术也在生产实践中得到应用，所以，适合在工业自动化生产中使用的通过机械手也有了不小的进展。
因为气动机械手具有诸多优势，比如结构简单、定位精确、控制便捷等，因此被自动化生产线大量采用。
本文将结合自动化生产线的实际情况，进行基于PLC与步进电机的气动手搬运机械手控制的探讨。
一、起动机械手的机构及原理1、气动机械手的结构该气动机械手的结构如图1所示，其中1为推料气缸，2为工作库，3为单杆气缸，4为双导杆气缸，5为气动手抓，6为转轴，7为步进电机，8为传送带。
在以上组成元件中，燃料气缸主要负责在工件库中推送工件；气动手抓则是用来抓紧工件或放松工件；双导杆气缸是用来控制机械手臂进行缩回或者伸出动作；单杆气缸可以提升或者降低气动手抓；不仅电机控制着机械手臂的旋转，并且依据脉冲数量来保障定位准确。
2、气动机械手的工作原理本文探讨的气动系统包括了推料气缸、升降气缸、伸缩气缸和气动手抓等组成部分。
其中，单电控制二位五通阀负责控制推料气缸、升降气缸以及伸缩气缸。
而气动手抓则是被双电控制二位五通阀来进行控制。
至于气缸动作过程中的稳定性，一般通过单向节流阀来控制其速度，速度得到控制以后，气缸在运动过程中的稳定性即可大大提高。
该气动机械手在工作中遵循以下流程：工件存料后气动机械手向前伸出—前臂降低—工件被气动手指夹住—前臂抬升并缩回—手臂向右旋转—手臂前屈—手爪把工件放进料口—手臂缩回—机械手复位，直到下一个工件就位，这一过程循环进行达到工作的目的。
在本系统中，为了保障机械手的定位准确，把电感传感器装置在机械手底座处，当作其基准传感器。
并且在机械手向左、向右旋转到最大位置处加装限制装置。
伺服电机和步进电机用途
伺服电机和步进电机用途伺服电机：伺服电机是一种能根据特定指令适应性地调整输出角度、速度和位置的电机。
它们广泛应用于需要高精度控制和快速动态响应的工业领域。
伺服电机主要用途包括但不限于：1.数控机床：在数控机床中，伺服电机用于驱动各轴运动，如X、Y、Z轴的精准定位和快速准确的移动。
2.自动化生产线：用于控制输送带、机械手和其他关键组件，帮助实现流水线生产的高效率和持续性。
3.飞行器航空电子设备：伺服电机在飞行器的航空电子设备中扮演重要角色，如调节方向舵和高低舵的位置，保证航空器的稳定飞行。
4.医疗设备：在医疗器械中，伺服电机被广泛应用于X射线机器、CT扫描仪和手术机器人等高精度设备中。
5.仪器仪表：用于控制测量和实验机器的运行，确保实验和测量过程的准确性和稳定性。
6.机器人：用于驱动机器人的关节运动，实现机器人的高速、高精度和多样化的动作。
步进电机：步进电机是一种将电信号转化为精确步进角度的电机，通常用于需要精确位置控制的应用。
步进电机的主要用途包括但不限于：1.打印机：步进电机被广泛应用于打印机中，控制打印头的水平和垂直移动，实现打印机的高精度打印。
2.机床设备：用于控制镗床、车床和磨床等机床设备中的工件夹持、切削和移动，确保加工精度和效率。
3.纺织设备：步进电机被用于控制织机、缝纫机和绕线机等纺织设备，确保纺织品的均匀织造和加工。
4.数码相机：用于控制数码相机的焦距、光圈和快门速度等参数，帮助用户捕捉高质量的照片和视频。
5.医疗器械：在医疗器械中，步进电机被广泛应用于X射线机器、实验设备和医疗机器人，帮助医护人员实现精准的操作和治疗。
6.通讯设备：用于调节天线的角度和方向，确保通讯设备的信号接收和传输的稳定性和可靠性。
综上所述，伺服电机和步进电机在工业生产和科技领域中都有着重要的用途，它们通过精准控制电机转动角度和速度，帮助实现各种复杂机械系统的高效、精准运行，提高生产效率和产品质量。
搬运机械手(毕业设计)答辩
搬运机械手(毕业设计)答辩搬运机械手(毕业设计)答辩尊敬的评委：大家好！我是搬运机械手毕业设计的设计者，今天很高兴来到这里参加答辩。
本次毕业设计的题目是：搬运机械手的设计与实现。
现在，我将从设计背景、设计思路、设计流程、设计结果、存在的问题与改善方案以及结论等方面介绍我的毕业设计。
一、设计背景随着制造业发展的迅速，机器人搬运是提高生产效率和质量的必然趋势，在各种工业场所如汽车、电子、食品、印刷和医药等行业都有广泛应用。
目前机器人搬运技术市场上的机器人手臂都是由不同的电机驱动旋转关节，传统机器人手臂的构造复杂，体积较大，且价格高昂，显然不符合生产企业的实际需要。
因此，设计一款小型、低成本、高效率的搬运机械手成为必然趋势。
二、设计思路本文的搬运机械手主要由组成件构成：机械臂、手爪和控制器。
机械臂和手爪主要用于搬运物品，控制器负责控制整个机器人的动作。
机械臂：由五个旋转关节组成，每个旋转关节由一个步进电机驱动。
旋转关节间使用机械臂联轴器进行紧固拼接，联轴器具有连接两个轴线、传递扭矩和补偿轴向位移的功能。
机械臂可以做出复杂的运动，以完成不同的操作任务。
手爪：手爪放置在机器人的末端，手爪可以是夹式的，也可以是磁铁式的。
本文采用的是夹式的手爪，其夹爪可以通过电机控制开闭动作。
控制器：采用基于单片机的控制器设计，控制器的主要功能是接收外部控制信号，然后通过给定的控制算法计算出各电机的控制参数，以控制整个机器人的运动状态。
本设计采用的是Atmega328P单片机，可实现串口通信以及完整的IO口控制。
控制器直接控制电机运动，从而完成了机械臂的运动控制。
三、设计流程本设计流程分为五个部分：机械结构设计、手爪设计、电机驱动电路设计、控制部分设计和整机调试。
1. 机械结构设计机械臂由五个旋转关节以及长度可调的“小手”组成。
机械臂的长度、重量和运动范围对机械结构设计至关重要。
2. 手爪设计手爪的结构和精度决定了机器人在搬运和放置物品时的稳定性。
(完整版)基于plc的机械手控制系统设计
前言随着我国工业生产的飞跃发展，自动化程度的迅速提高，实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化，已愈来愈引起人们的重视。
机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。
在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。
机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。
本文将通过西门子PLC控制机械手，PLC是可编程控制器（Programmable Logic Controller）的简称，是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。
随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC的功能也越来越强大，更多地具有计算机的功能。
目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展。
该系统利用西门子PLC，在步进电机驱动下，完成对机械手在搬运过程中的下降、夹紧、上升、右旋、下降、放松、上升、左旋等全过程自动化控制，并对非正常情况实行自动报警和自动保护，实现企业的机电一体化，提高企业的生产效率。
1机械手概述1.1机械手简介机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。
它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
《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，PLC（可编程逻辑控制器）已成为工业控制领域中最重要的技术之一。
工业机械手作为自动化生产线上重要的执行机构，其运动控制系统的设计直接关系到生产效率和产品质量。
本文将详细介绍基于PLC的工业机械手运动控制系统设计，包括系统架构、硬件配置、软件设计以及实际应用等方面。
二、系统架构设计基于PLC的工业机械手运动控制系统采用分层式结构设计，主要包括上位机监控系统、PLC控制器和机械手执行机构三个部分。
其中，上位机监控系统负责人机交互、数据监控和系统管理等功能；PLC控制器负责接收上位机指令，控制机械手的运动；机械手执行机构包括电机、传感器、气动元件等，负责完成具体的动作。
三、硬件配置1. PLC控制器：选用高性能、高可靠性的PLC控制器，具备强大的运算能力和丰富的I/O接口，以满足机械手运动控制的需求。
2. 电机：根据机械手的具体需求，选用合适的电机类型和规格，如伺服电机、步进电机等。
3. 传感器：包括位置传感器、速度传感器、力传感器等，用于检测机械手的运动状态和外部环境信息。
4. 气动元件：包括气缸、电磁阀等，用于实现机械手的抓取和释放等功能。
四、软件设计1. 编程语言：采用PLC的编程语言，如梯形图、指令表等，进行程序编写和调试。
2. 控制算法：根据机械手的运动需求，设计合适的控制算法，如PID控制、轨迹规划等，以实现精确的运动控制。
3. 上位机监控系统：开发上位机监控软件，实现人机交互、数据监控和系统管理等功能。
监控软件应具备友好的界面、实时的数据显示和报警功能。
4. 通信协议：建立PLC控制器与上位机监控系统之间的通信协议，实现数据的实时传输和交互。
五、实际应用基于PLC的工业机械手运动控制系统在实际应用中表现出良好的性能和稳定性。
通过上位机监控系统，操作人员可以方便地监控机械手的运动状态和生产数据。
PLC控制器根据上位机的指令，精确地控制机械手的运动，实现高精度的抓取、搬运、装配等任务。
机械手毕业设计
机械手毕业设计
机械手毕业设计
机械手是一种能够模拟人类手臂运动的机器人系统。
它可以用于工业生产线上的装配、搬运和包装等任务，也可以用于医疗手术、危险环境作业等领域。
在本次毕业设计中，我将设计一个基于六自由度的机械手系统。
首先，我会进行机械手的结构设计。
根据需要，我选择六自由度机械手，这种类型的机械手可以模拟人类手臂的运动。
我将使用铝合金材料制作机械手的结构，这种材料轻便且耐用。
接下来，我将选择适合的电机和传感器系统。
电机是机械手运动的驱动力，传感器用于感知环境信息和机械手的轨迹位置。
为了确保机械手的精确性和稳定性，我会选择高精度的步进电机和光电编码器作为驱动和反馈装置。
然后，我将设计机械手的控制系统。
控制系统是机械手的大脑，负责将输入信号转化为电机动作并监控机械手的状态。
我打算使用单片机作为控制系统的核心，编写相应的控制程序以实现机械手的运动和任务完成。
最后，我会进行机械手的实验验证。
我将制作一个小型的实验平台，用于测试机械手的运动范围、负载能力和精确度等性能指标。
同时，我还会开发相应的控制软件，以便于对机械手进行控制和调试。
通过这次毕业设计，我希望能够深入了解机械手的原理和设计方法，提高自己的技术能力。
同时，我也希望通过设计一个可实际应用的机械手系统，为工业自动化和机器人技术的发展做出一点贡献。
机械手毕业设计
机械手毕业设计引言机械手是一种能够模拟人手运动的机械装置，可广泛应用于工业、医疗等领域。
本文将介绍一个关于机械手的毕业设计项目。
该项目旨在设计和制造一台具有灵活性和精确性的机械手，以满足特定的应用需求。
设计目标该毕业设计项目的设计目标如下：1.制造一台灵活性高的机械手，能够模拟人手的多种运动。
2.实现机械手的自动化控制，能够根据预设任务进行精确的运动。
3.提高机械手的工作效率和生产能力，以适应特定应用场景的需求。
设计方案为实现上述设计目标，我们将采用以下设计方案：1. 机械结构设计机械手的结构设计是整个项目的基础。
我们将使用材料强度高、重量轻的合金材料，以保证机械手的稳定性和灵活性。
机械手的结构将采用多关节并联结构，以模拟人手的运动。
此外，我们还将引入软体机械手的设计概念，以提供更加柔软和灵活的运动能力。
2. 传感器与执行器选择机械手的感知能力和执行能力对于实现自动化控制至关重要。
我们将选择适合项目需求的传感器和执行器。
例如，使用力传感器可以实现机械手对物体的触觉感知，使用步进电机和伺服电机可以实现机械手的运动控制。
3. 控制系统设计控制系统是机械手的大脑，用于实现机械手的运动控制和任务执行。
我们将设计一个基于嵌入式系统的控制系统，通过编程实现机械手的自动化控制。
同时，我们还将考虑通信接口的设计，以便与其他设备或系统进行连接和数据交换。
4. 软件开发在控制系统设计完成后，我们将进行软件开发，实现机械手的运动规划和控制算法。
这将包括运动学和动力学建模、路径规划和轨迹生成等方面的工作。
我们还将开发用户界面，以便用户能够轻松地操作和控制机械手。
5. 实验验证与性能优化完成机械手的制造和软件开发后，我们将进行实验验证和性能优化。
通过对机械手的功能、精度和稳定性进行测试和调试，迭代改进，以达到设计目标。
时间计划完成机械手毕业设计项目需要一定的时间和资源。
根据上述设计方案，我们制定了以下时间计划：1.机械结构设计：2个月2.传感器与执行器选择：1个月3.控制系统设计：1个月4.软件开发：2个月5.实验验证与性能优化：1个月预期成果完成机械手毕业设计项目后，我们将获得以下预期成果：1.一台具有灵活性和精确性的机械手原型。
课程设计机械手控制系统设计
图3.1 PLC的结构框图用户存储器包括用户程序存储器（程序区）和数据存储器（数据区）两部分。
用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序。
用户数据存储器可以用来存放（记忆）用户程序中所使用器件ON/OFF状态和数值、数据等。
用户存储器的大小关系到用户程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指标之一。
PLC使用的存储器类型有三种。
第一种是随机存取存储器（RAM）；第二种是只读存储器（ROM）；第三种是可电擦除可编程的只读存储器（EEPROM或EPROM）。
3、输入/输出模块输入（Input）模块和输出（Output）模块简称为I/O模块。
PLC的输入和输出信号类型可以是开关量、模拟量和数字量。
输入/输出模块从广义上分包含两部分：一是与控制设备相连接的接口电路；另一部分是输入和输出的映像寄存器。
输入模块用于处理输入信号，对输入信号进行滤波、隔离、电平转换等，把输入信号的逻辑值安全可靠地传递到PLC内部。
输出模块用于把用户程序的逻辑运算结果输出到PLC 外部，输出模块具有隔离PLC内部电路和外部执行元件的作用，还具有功率放大的作用。
4、电源模块PLC一般使用220V的交流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、±12V、24V等直流电源，使PLC能正常工作。
2 机械手下降电磁阀YV 23 机械手伸出电磁阀YV 3表3.3辅助继电器符号表序名称电气符号1 机械手上升辅助继电器M02 机械手下降辅助继电器M13 机械手张开辅助继电器M24 机械手上升辅助继电器M32.2.2 PLC的选型目前，世界上有200多个厂家生产可编程控制器产品，比较著名的PLC生产厂家主要有美国的AB、通用（GE）、日本的三菱（MITSBISHI）、欧姆龙（OMRON）、德国的西门子（SIMENS）、法国的TE、韩国的三星（SUMSUNG）、LG等。
目前三菱PLC已经广泛应用于农业、渔业、交通、食品工业，制造业，娱乐业、健康和医疗，健康和环境！PLC是在继电器控制基础上以微处理器为核心，将自动控制技术，计算机技术和通信技术融为一体而发展起来的一种新型工业自动控制装置。
基于PLC和步进电机的机械手控制系统设计
感器 动作 ），大臂 旋 转 至 与水 平 线 相 差 约 １２０度 （大臂 原点传 感器 动作 ）；大 臂处 于起 始 位置 的前 提下 ，小臂 旋 转 至 与 水平 线 基 本 持 平 （小 臂 原 点 传感器 动 作 ），手 爪 张 开 ，使 机 械 手 处 于 初 始 位 置 ；按下启动按钮 ，当传感器检测到生产线 Ａ有 物料到 位 ，ＰＬＣ控 制机械 手大臂 逆时针旋 转放 下 ， 同时小 臂 抬起 ，到位 后 ，手爪 夹 紧抓取 工 件 ，再 将 大臂顺 时针旋 转抬起 ，同时小臂放下 ，大臂 和小臂 旋 转到 位后 ，底 盘带 动机身 向右旋转 ，旋转 至终点 位 置后 （底盘旋转 原点 传感 器 动作 ）．，大 臂 逆 时针 旋 转放 下 ，同时小臂抬起 ，到位后 ，手爪 松开 ，释放 工 件 ，完 成将工 件 由生产 线 Ａ搬运 至生 产线 Ｂ的 过程 ，然 后 ＰＬＣ再 控制 机 械 手 小臂 放 下 ，大 臂顺 时针 旋转 抬起 ，机身 向左 旋转 ，回到初始 位置 。
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驱 动器
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Ｕ Ｖ Ｗ Ｑ０．０ ———（＝＝卜一 ＰＬＩＩ￣
一一一一一一ｔ 一一蕞一蠢 一一一一～一～～ ｑｏ．２ ———－ｃ＝＝’一 ＤＩＲ＋ 图 ２ ＰＬＣ与 步进 电机 驱 动 器及 步 进 电机 连 接 示意 图
设计 机械 手 的外 部接线 图如 图 ３所示 。其 中 Ｑｏ．０为大 臂 旋 转 步 进 驱 动 器 的 脉 冲控 制 ，Ｑｏ．１ 为小 臂旋转 步进驱 动器 的脉 冲控 制 ，Ｑ０．２为大 臂 旋转 步进驱 动器 的方 向控制 ，Ｑ０．３为 小臂 旋转 步 进 驱动器 的方 向控制 ，Ｑｏ．４、Ｑｏ．５控 制 机 身旋 转 直 流 电机 的正 、反 转 ，Ｑｏ．６控制 手 爪 的夹 紧 与松 开 。
机械手毕业设计论文
机械手设计摘要工业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。
工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。
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各自的优点，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。
本文设计了一个机械手行走小车，以完成行走，抓取，翻转等功能，对应分别要有行走机构，抓取机构，提升机构，翻转机构等来实现。
该小车是由步进电机驱动，由各特征点运动的合成形成小车的各种运动。
整个小车的机械设计是以所学机构方面的理论知识为理论基础的，参考小车的组成机构，同事兼顾使用场合的环境，以“模块化”的设计思想完成了几个运动模块的设计。
关键词：机械手智能运动模块引言0.1机械手简介 (1)0.2机械手的组成 (3)0.3 应用机械手的意义 (5)第一章总体技术方案及系统组成1.1原始数据 (7)1.2 工作要求 (7)1.3系统组成 (8)1.4总体技术方案 (8)第二章机械手的液压部分2.1液压系统的工作原理 (10)2.2液压传动的工作特征 (10)2.3液压系统的组成 (10)2.4液压系统的优、缺点 (11)第三章回转装置的总体组成及结构设计3.1 回转装置的组成 (13)第四章机械传动方案的设计与计算4.1 小车的主要组成部分 (15)4.2 同步带传动方式优缺点 (15)4.3 驱动动力源 (15)4.4 机械传动方案的设计计算 (16)第五章零件加工编程5．1数控车床加工程序编制基础 (22)5．2程序编制 (23)设计小结 (30)谢辞 (31)参考文献 (32)机械手首先是从美国开始研制的。
1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。
它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。
装卸料机械手总体设计
４ 装卸料机械手的手腕部分设计 手腕部分介于手爪和小臂之间 ，它的作用是为
了进一步调节手爪部分在空 间的姿态 ，以提高其 工 作 的灵 活性 、适 应性 。腕部 的运动 包 括 回转 运 动 和 俯仰运动 。即由 ２ 个转动关节组和而成 ，组合方式 由２ 台步进电机驱动。俯仰运动的实现路径是 ：电 速 ；Ｎ ｍ 为 电机轴 回转速度 ；７ ７ 为表示传动效率 ，取
Ｍ 驱＝ 惯 ＋ 偏＋ Ｍ摩 ， （ １ ）
图 ３ 装 卸 料 机 械 手 的 手 爪 部 分 结构 示意 图
其 中， 驱 为驱动手腕转动的驱动力矩 ； Ｍ惯 为惯性 力矩 ；Ｍ 偏 为参与转动 的零部件对 转动轴线所产生 的偏重力矩 ；Ｍ摩 为转动轴与支承孔的摩擦力矩。 ４ ． ２ 手腕俯仰关节的驱动力计算 驱动手腕俯 仰的驱动力矩 ，应克服手臂等部件 的重量对 回转轴线所产生 的偏重力矩 、手臂在加速
Ｍｕ Ｌｉ ｎ — — ｐ ｉ ｎ ｇ
（ 责 任编辑 邸开字）
（ Ｔ ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｔ ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ ０ ３ ０ ０ ２ ４ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ ｒ ｏ ｂ ｏ ｔ ｓ ， ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ｎｇ ｉ ａ ｎ ｄ ｕ ｎ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｎ ｉ ｐ ｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｈｅ ｔ
装 卸料 机械 手 的手爪 部 分结 构示 意 图 ，见 图 ３ 。
机械手自动控制设计
机械手自动控制设计摘要机械手是一种能够模拟人的手臂运动的工具。
通过自动控制机制，机械手能够实现精确的动作，广泛应用于工业生产线、医疗机器人和服务机器人等领域。
本文将介绍机械手自动控制设计的相关内容，包括机械手的结构和原理、自动控制系统的设计和应用场景等。
1. 机械手的结构和原理机械手由多个关节组成，每个关节可以作为一个独立的自由度进行运动。
常见的机械手结构包括串联型、并联型和混合型。
串联型机械手的关节依次连接，可以实现复杂的运动轨迹；并联型机械手的关节通过平行连接，可以实现较高的稳定性和刚度；混合型机械手采用串并联结构的组合，兼具了串联型和并联型的优点。
机械手的运动是由电机驱动的。
电机将电能转换为机械能，通过传动装置驱动机械手的关节运动。
常见的电机类型包括直流电机、步进电机和伺服电机。
直流电机结构简单，控制方便，适用于低功率和低速应用；步进电机能够精确控制转角，适用于高精度应用；伺服电机能够实现闭环控制，在高速、高精度应用中表现出色。
2. 自动控制系统的设计机械手的自动控制系统包括感知、决策和执行三个层次。
感知层负责获取环境信息，包括视觉、力觉和位置等；决策层根据感知信息做出决策，确定机械手的动作；执行层控制机械手的关节运动，完成决策层指定的任务。
2.1 感知层设计感知层主要通过传感器获取环境信息。
常用的传感器包括摄像头、力传感器和位置传感器等。
摄像头可以获取图像信息，用于机械手对工件的识别和定位；力传感器可以测量机械手与工件之间的力和压力，用于力控制和力反馈；位置传感器可以测量机械手的关节位置，用于位置控制和位置反馈。
2.2 决策层设计决策层主要包括机械手的轨迹规划和动作生成。
轨迹规划是指给定起始点和目标点，确定机械手的运动路线；动作生成是指根据轨迹规划生成机械手的具体动作序列。
常用的算法包括插补算法、路径规划算法和运动学算法等。
2.3 执行层设计执行层主要由控制器和执行器组成。
控制器通过对电机的控制来驱动机械手的关节运动；执行器负责将电机的转动转化为机械手的关节运动。
RV-20F六轴机械手结构设计
RV-20F六轴机械手结构设计发布时间：2021-12-30T07:38:01.591Z 来源：《中国科技人才》2021年第24期作者：牛卓文[导读] 本文将设计RV-20F六轴机械手设计，六轴机器人具有作业灵活且在工作空间内达到区域较好的优点，广泛的使用在机床上下料，搬运，码垛，焊接，喷涂等作业场合，在中国智能制造的背景下，成为企业转型升级的机械的核心的设备。
牛卓文华北水利水电大学河南省郑州市 450000摘要：本文将设计RV-20F六轴机械手设计，六轴机器人具有作业灵活且在工作空间内达到区域较好的优点，广泛的使用在机床上下料，搬运，码垛，焊接，喷涂等作业场合，在中国智能制造的背景下，成为企业转型升级的机械的核心的设备。
关键词：六轴机械手；大臂；腕部；步进电机1.设计要求本文计划制作一种相对简单六轴机械手装置，本次计划制作六轴机械手装置能够进行汽车装配作业。
六自由度机器人设计要求，由于六轴机器人输送的速度快，加速度大，加减速时间短。
当运送较重的工件时，整体惯性较大，所以伺服驱动电机要有足够的驱动力以及强大的制动本领，支持元件也要有充足的刚度及强度。
如此这般，就可以令伺服电动机满足六轴关节机器人输送的高响应、高刚度及高精度要求。
2.六轴机械手总体方案设计这次要设计的简易的六轴机械手装置要求从以下几个方面进行机械手装置的总体方案要求。
在简易机械手的工作负载主要考虑机械手的实际作业任务，结合本文设计的任务书中规定的参数，选择本文的工作负载设计为：3kg，用以满足电机的驱动选型方便及机械手的运动灵活性等要求设计。
2.1简易机械手的驱动系统本文设计的机械手工作方式为发动机运转。
根据本文的设计要求，机械手的驱动操作为步进电机操作。
由于发动机运转，机械手相应的工作效率高，工作方式多变灵活，机械手装置的工作效率高，因此，各方面设计的发动机都使用步进电机。
2.2简易机械手的传动系统本文设计的机械手装置考虑到结构的紧凑性能要求，要求机械手的作业时灵活，因此设计的机械的转动惯量需要尽可能的小些，在机械传动中常见的传动包含带传动，链传动，齿轮传动等，在众多传动中能够保证瞬时传动比恒定的机构为齿轮传动，由于设计的电机的转动的速度较大，机器人的关节轴上的转动速度较低，因此设计的减速装置需要在有限的空间内实现大传动比的减速，因此本文有限考虑到谐波减速器，谐波减速其中主要的传动为齿轮轮系的传动。
搬运机械手电气控制系统设计
搬运机械手电气控制系统设计搬运机械手是一种能够自动进行物品搬运的机器人。
它们广泛应用于各种工业领域，如汽车制造、仓储物流、半导体生产等。
电气控制系统是搬运机械手的重要组成部分，它可以控制机械臂的移动和抓取动作，提高机器人的运行效率和精度。
本文将介绍搬运机械手电气控制系统的设计原理、硬件结构和软件实现等内容。
一、设计原理搬运机械手的电气控制系统一般由控制器、电机驱动器和传感器等组成。
控制器是机械手的“大脑”，它可以接收指令和传感器反馈信号，并对电机驱动器进行控制。
电机驱动器可以将控制器发送的电信号转换成机械臂的运动。
传感器可以感知机械臂的状态和周围环境的情况，提供反馈信号给控制器做出相应的调整。
二、硬件结构1. 控制器控制器是搬运机械手电气控制系统的核心部分。
它一般由微处理器、存储器、输入输出接口等组成。
微处理器是控制器的主要芯片，它可以将程序后的代码翻译成相应的机器指令，然后控制器可以根据机器指令来完成相应的动作。
存储器可以对程序进行储存，保证搬运机械手在断电或故障情况下能够重新启动和恢复工作。
输入输出接口可以将控制器与电机驱动器和传感器进行连接，在实现机械臂的控制和状态反馈的过程中发挥重要作用。
2. 电机驱动器电机驱动器是将控制器发送的电信号转换成机械臂运动轨迹的硬件设备。
驱动器的选择要根据机械臂的负载和速度要求进行匹配。
常见的驱动器有步进电机驱动器、直流电机驱动器、交流伺服驱动器等。
除了根据负载和速度要求进行匹配外，还需要根据控制器输出信号的电压和电流进行选择。
3. 传感器传感器是搬运机械手电气控制系统中的重要组成部分。
它可以感知机械臂的状态和周围环境的变化，提供反馈信号给控制器进行相应的调整。
常见的传感器有位置传感器、力传感器、温度传感器等。
位置传感器可以感知机械臂的位置和速度，力传感器可以感知机械臂的受力情况和负载变化，温度传感器可以感知机械臂和周围环境的温度等。
三、软件实现搬运机械手的电气控制软件一般分为机器人控制软件和人机交互软件两部分。
机械手电气控制系统设计分析
机械手电气控制系统设计分析摘要：机械手电气控制系统是自动化生产线中重要的组成部分，它实现了机械手的精确操作和运动控制。
本文从机械手电气控制系统的设计和分析方面入手，探讨了机械手电气控制系统中的主要设计要素、设计方法、运动控制和传感器等相关问题，并进行了详细阐述。
关键词：机械手，电气控制系统，设计要素，设计方法，传感器1.引言机械手电气控制系统是机械手的核心控制部分，它负责机械手的运动控制、力控制、位置控制等功能。
机械手电气控制系统设计的好坏直接影响机械手的性能和工作效率。
因此，对机械手电气控制系统进行设计和分析具有重要意义。
2.设计要素2.1控制器选择控制器是机械手电气控制系统的核心组成部分，负责控制机械手的运动和动作。
常用的控制器主要包括PLC控制器、PC控制器和单片机控制器等。
在选择控制器时，需考虑机械手的动作要求、控制精度和成本等因素。
2.2电机选择电机是机械手运动的驱动力源，常用的电机包括步进电机、直流无刷电机和直流有刷电机等。
在选择电机时，需要考虑机械手的负载要求、运动速度和精度等因素。
2.3传感器选择传感器是机械手电气控制系统中的关键设备，用于检测机械手的位置、力量、速度等参数。
常用的传感器包括位置传感器、力传感器和速度传感器等。
在选择传感器时，需考虑机械手的控制要求、传感器的精度和可靠性等因素。
3.设计方法3.1机械手建模机械手建模是机械手电气控制系统设计的基础工作，通过对机械手的结构和动力学性质进行建模，可以确定机械手的控制要求和所需设备参数。
3.2控制器设计控制器设计是机械手电气控制系统设计的核心内容，通过采用适当的控制算法和控制策略，可以实现机械手的精确运动和灵活控制。
3.3传感器配置传感器配置是机械手电气控制系统设计的重要环节，通过合理配置传感器，可以实现对机械手的力控制、位置控制和速度控制等功能。
4.运动控制5.传感器应用传感器在机械手电气控制系统中起到了关键作用，它能够实时监测机械手的运动状态，并将相关信息反馈给控制器。
基于PLC的物料搬运机械手设计
X015 X016 X020 X021 X022 X022 X022 X022 X022
底盘右限位 急停
竖臂旋转计数器 手爪位置传感器 底盘旋转计数器 前侧接近开关 左侧接近开关 后侧接近开关
右侧接近开关
臂步进电机，可对机械手进行垂直和水平移动、水平旋转 的精确位置控制，基本达到预期要求。
［参考文献］ ［1］ 蔡自兴．机器人学的发展趋势和发展战略［J］．机器人技术与应
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最大应力/MPa 最大变形/10-4m
150
整体空心轴
140
局部空心轴
130 实心轴
120
110
100
90 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
动载荷系数 Kd
图 6 最大应力随动载荷
和控制系统两大部分组成，用 PLC 作为主控器，来控制整 个机械手的运行，控制系统采用标准模块化设计，主要由 PLC 模块、电源模块、机械手控制模块等组成。 2.2 机械手工作过程
按复位按扭后，PLC 控制转盘电机、横轴和竖轴步进 电机使机械手运行到初始位置。
按启动按扭后，PLC 控制转盘电机正转，通过底盘 光电传感器记数到达设定位置后驱动转盘电机反转，运 行到设定位置 1 后，PLC 控制横轴和竖轴步进电机，横
轴通过 PLC 内部脉冲记数，竖轴通过竖轴光电传感器记 运机械手，其 I/O 接口分配如表 1、表 2 所示。
数，运行到设定位置 2 后，PLC 控制单向电控阀使手爪 4.2 软件设计
抓紧物料，手爪电机正转若干秒之后，PLC 控制横轴和
机械手物料搬运是从起始位置 1 搬运到目标位置 2，
基于PLC机械手控制系统设计
下工作 ，而且 它能提高 生产过程 的 自 动化程度 ，提高产 品质量和 生产效率 ，因此得到广泛 的应用。本文主要研究在Ｐ Ｌ Ｃ 控制 下机械手 完成上下左右 以及抓取等活动 。
【 关键 词】Ｐ Ｌ Ｃ ；机械 手；步进电机
５ ０ ｍ ｍ ；升 隆速 度 ： １ ０ ０ ｍ ｍ ／ ｓ ； 旋 转 范 １ ． 引 言 出电流可选 ，最大为３ Ａ 。输入信号光 电隔 量 ： １ 机 械 手 按 用 途 可 分 为 通 用 机 械 手 和 专 离，标准单脉冲接 口，有脱机保持功 能， 围 ：Ｏ 。 ～１ ８ Ｏ 。 ； 旋转 速 度 ：９ ０ 。 ／ ｓ ； 手腕 旋 转 范围：０ 。 ～１ ８ ０ 。 ；手腕 旋转速度 ：９ ０ 。 ／ ｓ ： 用机械手两种 ，本 文研 究的Ｐ Ｌ Ｃ 机械手属 于 有可适应恶劣工况环 境的半密 闭式机 壳， 通 用 机 械 手 ，它 的控 制 系 统 独 立 ， 可 改 变 程序 、动作灵活多样。通过Ｐ Ｌ Ｃ 控制的机械 手具有较大 的工 作范围、较高 的定位精 度 和很强 的通 用性 ，可在 多种严酷 条件下工 作。 ２ ． Ｐ Ｌ Ｃ 机械手控制系统设计 方案 对Ｐ Ｌ Ｃ 机械手的要求是能准确 、快速地 搬 运 和 拾 放 物 件 ，这 就 要 求 它 们 具 有 精 度 高 、反 应 快 、承 载 能 力 强 、工 作 空 间 充 足 和 灵 活 的 自 由度 以及 在 任 意位 置 都 能 自动 定 位 等特 性 。 首 先 ，Ｐ Ｌ Ｃ 是 可 编 辑 控 制 器 的简 称 ，它 是一种 以微机处理器为核 心的工业通用 自 动控制装 置 。它 的主要 功能有 ：多种控制 功能 ；数据 采集 、存储 与处理功能 ；通信 联 网功 能 ； 输 入 输 出 接 口调 理 功 能 ；人 机 界面功能 ；编程、调试功能 。本文选 用Ｐ Ｌ Ｃ 作 为机 械手 的控制 系统 ，是因为Ｐ Ｌ Ｃ 体积 小 、 重 量 轻 、控 制 方 式 灵 活 、可 靠 性 高 、 操 作简单 、维修 容易 、易于扩展等特 点， 提 供 自动 半 电流 方 式 ， 实 现 节 能 功 能 。 它 夹 持 尺 寸 ： １ ０ ￣４ ０ ｍ ｍ ；定 位 方 式 ：行 程 开 具 有 较 高 的 电机 高 速 力 矩 ，并 通 过 驱 动 器 关 ；定位 精 准 度 ： ±ｌ ｍ ｍ ；程 序控 制方 式 ： 面板 上六 位 拨 码 开 关 的第 ５ 、６ 、７ 三 位 可 组 Ｐ Ｌ Ｃ 点 位 程序 控 制 。 当 机 械 手 处 于 原 点 时 ，压 下 上 限 位 开 合 出８ 种状态 。本 文采用 的传感 器有 接近 开关和行程开 关 。气夹和基座采 用接近开 关和左 限位 开关 ，原 点指示 灯亮 。此 时， 关 ，它有三根接线 ，蓝色接 电源 负极 、棕 按 下起动按钮 ，下降 电磁 阀得 电 ，机械手 色接 电源 正极 、黑色接输 出。当物 体与档 下 降。下降到底 碰到下 限位 开关时 ，输入 块接近时 ，输 出低 电平 ，反之为 高电平： 继 电接 通 ，下 降停 。然 后 夹 紧 电磁 阀得 机械手 的升 降、伸缩采用行程开 关，用来 电 ，机 械 手 夹 紧 工 件 。上 升 电磁 阀得 电 ， 限制物体 位置 ，而且可 以通过 改变行程开 机 械 手 上 升 ， 上 升 到 顶 碰 到 上 限 位 开 关 关 的位 置 ， 来 调 节 机 械 手 的 运 动 范 围 ， 当 时 ，输 入 继 电接 通 ，上 升停 ， 同时 右 移 电 物 体 碰 到 行 程 开 关 时 ，常 开 触 点 闭 合 ，结 磁 阀得 电 ， 机 械 手 右 移 。 最 后 ，右 移 到 位 束此次动作。 碰 到 右 限 位 开 关 时 ，右 移 ， 机 械 手 下 降 放 最后，Ｐ Ｌ Ｃ 机械手工作时 ，首先检测工 开 工件 。 ４ ． 系统 调 试 件 的材料特性和结构形 状，定位工件 ，以 及 抓取、搬运工件 时的尺寸、受力特性和 由于机械 手常工作在 条件 、电磁 干扰 质量参数等 ，进而 再确定对Ｐ Ｌ Ｃ 机械手的结 强的环境 ，为 了保 证系统 的正常 、可靠 、 构及 运 行 控 制 的要 求 。 安全运行 ，做 出如下调试 ：接线 一般不超 ３ ． 机械手工作过程及工作参数 过３ ０ ｍ ，输入 、输 出线分开，并串联二极管 Ｐ Ｌ Ｃ 机械手 的工作任务是将ｘ 处 的工件 防 止 信 号 干 扰 。 在 供 电 回路 中 引 入 隔 离 变 传送ｆ ， Ｊ Ｙ 处 。根据客观情况 ，Ｐ Ｌ Ｃ 机械 手的 压器 、晶体 管开关 电源 、稳压 器等来进行 主要工作过程 为：机械手下 降，机械手 抓 抗干扰 。接地 采用直接接地 方式 ，避免偶 紧工件 ，机械 手带动工件上升 ，机 械手与 然发生 的 电压冲击对设置 的伤害 。调试 过 工件右移 ，机械手与工件下 降，机 械手放 程 ：首 先 在 电 脑 上 打 开 Ｓ Ｔ Ｅ Ｐ 一 ７ 一 Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ／ Ｗ Ｉ Ｎ 开工件 ，机械 手上升 ，机械手左移 。上 ， 编 程 软件 ， 将 编 辑 的梯 形 图 写 入 软 件 中 ， 下 ， 左 ， 右 限 位 开 关 的通 断通 过 控 制 器 进 然 后 点 击 运 行 ，观 察程 序 有 无 错 误 ， 对 存 行检 测，经过处理后 ，输 出当前动作控制 在 的错 误进 行修 改 ，然 后将 修 改完 最 终 指令 ，再通过驱动系统输 出，控制机械手 运 行 无 误 后 的 程 序 下载 到 可 编 程 控 制 仪 器 动作。这里采用两位数码 管显示 出搬运工 中；其次根据设计 的要求和 电路 图正确接 件 的数量 。 线，检查无误后通电，按下启动按钮 。 机械手的主要参数有 ：最大抓取重量： ５ ． 总结 １ ０ ０ ０ ｇ ；４ 个 自由度 ；圆柱 型坐 ；最大伸缩 对 于机械 手控 制技 术来 说 ，Ｐ Ｌ Ｃ 控制 量：１ ０ ０ ａ ｒ ｍ ；伸 缩 速 度 ： ４ ０ ｍ ｍ ／ ｓ ；最 大 升 降 技术是机械手 得到广泛应用 的重要原因之 时 要 注 意 不 断调 整培 训 方 案 ，如 在 对 维 修 人 员 进 行 培 训 时 ， 要 同时 对 维 修 监 督 技 术 人 员 进 行 培 训 。 而 在 对 操 作 人 员进 行 培 训 时 ，要 适 当增 加 设 备 操 作 与 磨 损规 律 的 讲 述。 五 、总 结 综 上所 述 ，随着 工 业 经 济 的 不 断发 展 ， 制 造 企 业 向高 效 化 、 规 模 化 推 进 ， 随 之 而 来 设备 也 不 断向 大 型化 、 自动 化 发
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步进电机在机械手设计中的应用
机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。
本文主要介绍机械手设计的驱动和控制系统需要的三大要素：步进电机，步进电机驱动器，控制器。
机械手按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式和机械式机械手。
本文设计的三自由度机械手属于混合式机械手，它综合了电动式和气动式机械手的优点，既节省了行程开关和plc的I／O端口，又达到了简便操作和精确定位的目的。
机械手是一种能模拟人的手臂动作，按照设定程序、轨迹和要求，代替人手进行抓取、搬运工件或操持工具的机电一体化自动装置。
三自由度机械手又称3D机械人，能够实现三个自由度方向(水平、垂直和旋转)的抓取或放置物品，具有操作范围大，灵活性好，应用广泛的特点。
可编程控制器(PLC)是一种专门为工业应用而设计的进行数字运算操作的电子控制装置。
由于其具有可靠性高，功能强，编程简单，人
机交互界面友好等特性而广泛用于工业控制系统。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环执行元件。
在非超载情况下，电机的转速、停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数目。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性误差而无累计误差的特点，使其在速度、定位等控制领域应用得非常广泛。
1.机械手的系统结构与运动方式
机械手为圆柱坐标型。
机械手手臂的左右运动(水平方向)由伸缩步进电机控制，上下运动(垂直方向)由升降步进电机控制，逆时针和顺时针旋转运动则由底盘直流电机的正反转控制。
机械手的夹紧装置采用关节结构，其夹紧与松开用气压驱动，并由电磁阀控制。
机械手可以根据设定程序的动作将工件从A处搬运到B处。
2.机械手控制系统设计
机械手系统设置了手动工作方式和自动工作方式。
自动方式又分为自动回原点、单步、单周期、连续四种工作方式。