课程设计机械手控制系统设计
机械手的PLC控制-PLC课程设计
一、要求机械手的PLC控制1．设备基本动作：机械手的动作过程分为顺序的8个工步：既从原位开始经下降、夹紧、上升、右移、下降、放松、上升、左移8个动作后完成一个循环（周期）回到原位。
并且只有当右工作台上无工件时，机械手才能从右上位下降，否则，在右上位等待。
2．控制程序可实现手动、自动两种操作方式；自动又分为单工步、单周期、连续三种工作方式。
3．设计既有自动方式也有手动方式满足上述要求的梯形图和相应的语句表。
4. 在实验室实验台上运行该程序。
二参考1. “PLC电气控制技术——CPM1A系列和S7-200”书中212页“8.1.3机械手的控制”2. “机床电气控制”第三版王炳实主编书中156页“三、机械手控制的程序设计”。
3．“可编程控制器原理及应用”宫淑贞徐世许编著人民邮电出版社书中P168—P175例4.6。
其中工作方式时手动、自动（单步）、单周期、连续；还有自动工作方式下的误操作禁止程序段（安全可靠）。
注解：“PLC电气控制技术——CPM1A系列和S7-200”书中212页“8.1.3机械手的控制”例中只有手动和自动（连续）两种操作模式，使用顺序控制法编程。
PLC 机型选用CPM2A-40型，其内部继电器区和指令与CPM1A系列的CPM有所不同。
“机床电气控制”第三版王炳实主编书中156页“三、机械手控制的程序设计”。
本例中的程序是用三菱公司的F1系列的PLC指令编制。
有手动、自动（单工步、单周期、连续）操作方式。
手动方式与自动方式分开编程。
参考其编程思想。
“可编程控制器原理及应用”宫淑贞徐世许编著人民邮电出版社书中P168—P175例4.6。
其中工作方式有手动、自动（单步）、单周期、连续；还有自动工作方式下的误操作禁止程序段（安全可靠）。
用CPM1A编程。
这里“误操作禁止”是指当自动（单工步、单周期、连续）工作方式时，按一次操作按钮自动运行方式开始，此后再按操作按钮属于错误操作，程序对错误操作不予响应。
plc机械手课程设计
plc 机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理，掌握其操作方法和应用场景。
2. 学生能够描述机械手的基本结构、功能和工作原理。
3. 学生掌握PLC与机械手联动的编程方法，能够实现基本的运动控制。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的PLC控制机械手程序，实现指定动作。
2. 学生能够分析并解决PLC控制机械手过程中遇到的问题。
3. 学生通过实践操作，提高动手能力，培养团队协作和沟通能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对PLC和机械手产生兴趣，增强对自动化技术的认识和好奇心。
2. 学生在学习过程中，培养认真负责、严谨细致的工作态度。
3. 学生能够认识到PLC机械手在工业生产中的应用价值，增强对现代工业的认识。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论教学和实际操作，使学生掌握PLC机械手的应用。
学生特点：学生具备一定的电工电子基础和编程能力，对新鲜事物充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：教师需结合理论教学和实际操作，注重培养学生的动手能力和团队协作能力，提高学生对PLC机械手应用的认识。
在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. PLC基本原理：介绍PLC的定义、功能、组成和应用场景，结合教材相关章节，使学生理解PLC在自动化控制中的重要作用。
2. 机械手基本结构和工作原理：讲解机械手的类型、结构、功能以及工作原理，使学生掌握机械手的基本知识。
3. PLC与机械手联动编程：学习PLC编程语言，掌握基本指令，结合教材实例，使学生能够实现机械手的运动控制。
4. 实践操作：安排学生分组进行PLC机械手的编程与调试，包括以下内容：a. 编写简单的PLC程序，实现机械手的运动控制；b. 分析并解决实际操作过程中遇到的问题；c. 团队协作，共同完成指定任务。
5. 教学内容安排与进度：a. PLC基本原理（1课时）；b. 机械手基本结构和工作原理（1课时）；c. PLC与机械手联动编程（2课时）；d. 实践操作（4课时）。
基于单片机控制的工业机械手控制系统课程设计
基于单片机控制的工业机械手控制系统课程设计（摘要与目录在最后）第一章绪论1.1机械手的概述1.1.1机械手的简介机械手是模仿着人手的部分动作，按照给定程序、轨迹和要求能实现自动抓取、搬运的自动机械装置。
在工业生产中应用的机械手叫做“工业机械手”。
在实际生产中，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下，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。
随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，在机械加工、冲压、锻、铸、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等领域得到了越来越广泛的应用。
国内外对机器人及机械手所作的定义不尽相同。
国际标准化组织对机器人的定义:机器人是一种能自动定位、可控的可编程的多功能操作机。
这类操作机具有几个轴在可编程序操作下，能处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务。
美国国家标准(NBS)对机器人的定义:“一种可编程，并在自动化控制下执行某种特定操作和移动作业任务的机械装置。
”日本工业机器人协会对工业机器人的定义:“一种装备有记忆装置和最终执行装置，能够完成各种移动来代替人类劳动的通用机器。
”它又分为以下两种情况来定义:(1)工业机器人:“一种能执行与人的上肢类似动作的多功能机器。
”(2)智能机器人:“一种具有感觉和识别能力，并能够控制自身行为的机器。
”机械手由执行机构、驱动－传动系统和控制系统这三部分组成，如下图所示。
1.1.2机械手的类型机械手一般分为三类。
第一类是不需要人工操作的通用机械手，它是一种独立的不附属于某一主机的装置。
它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定工作。
它的特点是除具备普通机械的物理性能外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。
第二类是需要人工操作的，称为操作机。
它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电信号操作机械手来进行探测月球、火星等。
机械手控制系统设计任务书
电气控制与PLC课程设计
课程设计（论文）任务书
课程：电气控制与PLC课程设计
题目：机械手控制系统设计
学院专业班
任务起止日期：20XX 年XX 月XX 日至20XX 年XX 月XX 日
学生姓名学号
指导教师
教研室主任20XX年月日审查
院长(系主任) 20XX年月日批准
注：1、此任务书应由指导教师填写。
2、此任务书必须在课程设计开始前下达给学生。
学生送交成果日期
学生签名
Ps:
设备概况
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。
本设备为一搬物机械手，其动力来源于液压系统。
(1) 工艺介绍
机械手搬运工件动作示意图，如图3所示。
左上角为原点位置，工件按下降→夹紧→上升→右行→下降→松开→上升→左行回原点为一个工作周期。
上升／下降、左行／右行、夹紧／松开动作均使用电磁阀控制液压系统实现，动作顺序由行程开关和定时器进行控制。
(2) 操作面板
该系统的控制方式由操作面板的转换开关箭头指向的位置决定(见图4)，设计时要求能完成手、自动操作方式控制功能。
图3 机械手动作示意图
图4 操作方式面板布置图。
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。
课程设计机械手控制要求
课程设计机械手控制要求一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握机械手控制的基本原理和相关知识；技能目标要求学生能够运用所学知识进行简单的机械手控制设计和实践；情感态度价值观目标要求学生在学习过程中培养对科学和技术的好奇心和创新精神，增强团队合作意识。
通过分析课程性质、学生特点和教学要求，我们将目标分解为具体的学习成果。
首先，学生需要理解并掌握机械手控制的基本原理，包括传感器、执行器、控制算法等。
其次，学生需要具备运用所学知识进行实际设计和实践的能力，例如，能够独立完成一个简单的机械手控制项目。
最后，学生在学习过程中应培养良好的团队合作意识，通过讨论、实验等方式，提高自己的沟通能力和协作能力。
二、教学内容根据课程目标，我们选择和了以下教学内容。
首先，介绍机械手控制的基本原理，包括传感器、执行器、控制算法等。
其次，讲解机械手控制的设计和方法，例如，如何选择合适的传感器和执行器，如何设计控制算法等。
接着，通过案例分析，使学生能够更好地理解机械手控制的应用和实践。
最后，结合实验，让学生亲自体验机械手控制的设计和实施过程，提高他们的实践能力。
三、教学方法为了实现课程目标，我们将采用多种教学方法。
首先，通过讲授法，向学生传授机械手控制的基本原理和相关知识。
其次，通过讨论法，引导学生主动思考和探索机械手控制的问题，提高他们的问题解决能力。
接着，通过案例分析法，使学生能够更好地理解机械手控制的应用和实践。
最后，通过实验法，让学生亲自体验机械手控制的设计和实施过程，提高他们的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将选择和准备以下教学资源。
首先，教材《机械手控制》将为学生提供系统的理论知识。
其次，参考书和论文将为学生提供更多的学习资料和研究方向。
接着，多媒体资料，如视频、图片等，将为学生提供直观的学习体验。
最后，实验设备，如机械手控制器、传感器等，将为学生提供亲手实践的机会。
课程设计机械手PLC控制系统
目录摘要 (I)Abstract (II)一、设计要求 (1)二、设计的作用目的 (2)三、所用仪器设备及软件 (3)1．可编程控制器（PLC） (3)2．THPFSL-2型网络型可编程控制器综合实训装置 (4)3．三菱GX-Developer PLC编程软件 (5)四、系统设计 (6)1．系统总体设计 (6)2．子模块设计 (7)2．1 PLC选型 (7)2．2 电源模块 (8)2．3 外部位置检测装置 (8)2．4 液压驱动装置 (8)3．机械手PLC控制系统的电气设计 (9)3．1 I/O口信号及点数分析 (9)3．2 I/O端口分配及功能表 (9)4．PLC外部接线图 (10)5．系统程序框图 (11)五、实验调试结果 (12)1．调试工具 (12)2．调试方法 (12)3．时序图 (13)六、设计中的问题及解决办法 (13)七、设计心得 (14)八、致谢 (14)九、参考文献 (15)附录一：梯形图程序 (16)机械手PLC控制系统摘要机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
它可在空间抓、放、搬运物体等，动作灵活多样，广泛应用在工业生产和其他领域内。
应用PLC控制机械手能实现各种规定的工序动作，不仅可以提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。
本文介绍了机械手的工作过程，采用三菱FX2N系列可编程控制器实现对机械手工作过程的控制，给出了系统的工作过程示意图、顺序功能图、I/O分配，系统采取了响应的保护措施。
关键词：机械手；PLC；控制The Control System of Manipulator with PLCAbstractThe manipulator is a new device developed in the mechanized, automatic production process. It can grab, put and carry object, etc. in the space. Because of its flexibility, the manipulator is widely used in industrial producing and other fields. Manipulator with PLC control can complete various specified procedural actions. Not only can it enhance quality and out put, but also it is meaningful to ensure the personal security, improve the working environment, lower labor intensity, raise labor productivity, save the raw materials consumption and reduce the production cost .This paper deals with the procedures of manipulators, and to design its control system with the series of MITSUBISHI FX2N PLC. The technology flow chart, sequential function chart, ladder diagram, and I/O assignation are given. The system adopts corresponding protecting measure.Key words: manipulator; PLC; control机械手PLC控制系统本课题主要研究一个机械手PLC控制系统，用PLC控制机械手搬运工件。
机械手plc课程设计
机械手plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械手PLC的基本原理和结构组成，理解其工作过程。
2. 使学生了解并掌握PLC编程的基本方法和技巧，能运用所学知识进行简单的程序编写。
3. 让学生掌握机械手PLC控制系统的调试和故障排除方法。
技能目标：1. 培养学生运用PLC进行自动化设备控制的能力，提高实际操作技能。
2. 培养学生具备分析机械手PLC控制系统故障的能力，并能提出合理的解决方案。
3. 培养学生团队协作能力，通过小组合作完成课程设计任务。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对自动化技术的兴趣，培养其探索精神和创新意识。
2. 培养学生严谨的学习态度，注重实践操作与理论知识的结合。
3. 增强学生的环保意识，了解机械手PLC在工业生产中的应用价值。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为实践性较强的课程，以培养学生的动手能力和实际操作技能为主。
学生处于中等职业教育阶段，具有一定的理论基础和动手能力，但缺乏实际工程经验。
教学要求注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高其解决实际问题的能力。
课程目标分解：1. 掌握机械手PLC基本原理和结构组成，理解工作过程。
2. 学会PLC编程方法和技巧，能进行简单程序编写。
3. 掌握调试和故障排除方法，具备实际操作能力。
4. 能运用所学知识解决实际问题，具备团队协作能力。
5. 增强学生对自动化技术的兴趣，培养创新意识和严谨的学习态度。
二、教学内容1. 机械手PLC原理与结构- PLC工作原理- 机械手结构组成- 机械手与PLC的连接方式2. PLC编程基础- 编程语言及指令系统- 程序结构及编程方法- 实例解析与操作练习3. 机械手PLC控制系统设计- 控制需求分析- PLC选型与I/O分配- 程序设计及仿真测试4. 调试与故障排除- 系统调试方法- 常见故障分析与排除- 实际操作演练5. 课程设计实践- 小组合作完成课程设计任务- 确定设计主题与要求- 撰写设计报告与展示教学大纲安排：第一周：机械手PLC原理与结构学习第二周：PLC编程基础学习第三周：机械手PLC控制系统设计第四周：调试与故障排除第五周：课程设计实践与展示教学内容关联教材章节：1. 机械手PLC原理与结构：教材第1章2. PLC编程基础：教材第2章3. 机械手PLC控制系统设计：教材第3章4. 调试与故障排除：教材第4章5. 课程设计实践：结合全书内容进行综合实践教学内容确保科学性和系统性，注重理论与实践相结合，通过实例解析、操作练习和课程设计实践，使学生掌握机械手PLC的相关知识和技能。
plc机械手课程设计
plc 机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和功能，掌握其与机械手控制系统之间的关联。
2. 学生能够描述机械手的基本结构，了解其工作原理及在自动化生产中的应用。
3. 学生掌握PLC编程的基本步骤，能够运用PLC实现对机械手运动的控制。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立设计并实现一个简单的PLC机械手控制程序。
2. 学生通过小组合作，培养团队协作能力和问题解决能力，完成一个综合性的PLC机械手控制项目。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对自动化技术及PLC机械手控制系统的兴趣，激发探索精神和创新意识。
2. 学生在学习过程中，认识到科技对社会发展的作用，增强社会责任感和使命感。
3. 学生通过实践活动，体验团队合作的重要性，培养良好的沟通能力和团队协作精神。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论联系实际，以PLC机械手控制系统为载体，培养学生的实际操作能力和创新思维。
学生特点：学生为高中生，具有一定的物理、数学基础和逻辑思维能力，对新技术和新事物充满好奇心。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，引导他们通过小组合作、实践操作等方式，掌握PLC机械手控制技术。
同时，关注学生的情感态度价值观的培养，提高他们的综合素质。
在教学过程中，将课程目标分解为具体可衡量的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. PLC基本原理与功能：包括PLC的定义、发展历程、工作原理、主要性能指标等，关联教材第3章。
2. 机械手结构与工作原理：介绍机械手的类型、结构组成、运动控制原理，关联教材第4章。
3. PLC编程基础：讲解PLC编程语言（梯形图、指令表等）、编程软件的使用、基本编程指令，关联教材第5章。
4. PLC与机械手的连接与控制：分析PLC与机械手之间的接口设计、信号传输、控制策略，关联教材第6章。
5. 实践项目：设计一个简单的PLC机械手控制程序，包括程序设计、调试与优化，关联教材第7章。
PLC课程设计机械手电气控制系统设计
《PLC技术与工程应用》课程设计任务书课题名称：机械手电气控制系统设计专业班级：电气自动化技术102班河南机电高等专科学校自动控制系2012-06-011、概述机械手是工业生产过程中常见的自动化设备，它具有工件的自动取拿、移动和输送功能。
机械手机构控制涉及了PLG传感器、电机驱动等技术。
机械手实验设备如图1所示。
该设备可以实现手臂的左右摆动、伸出与退回、上下移动、机械手指的夹紧与张开等四自由度动作。
图1.机械手实验设备1.1输出驱动单元该设备四自由度动作由四台直流电动机驱动，每台电动机可进行正反转运行。
左右摆动由齿轮组啮合实现减速传动；伸出与退回、上下移动由直流减速电机驱动丝杠--螺母结构完成；机械手指的夹紧与张开由直流减速电机驱动连杆结构实现。
该设备共有8个动作，由控制器输出信号驱动。
1.2输入检测单元每个自由度运行极限位置设置了两个行程开关，用于判断当前动作是否到位。
该设备共有8个行程开关作为控制器的输入信号2、输入输出接口电路介绍机械手实验设备既是所谓控制对象，对于一般工业控制，其控制核心使用可编程控制器（PLC）。
设计输入输出接口电路（如图2所示）的目的是为解决机械手设备输出驱动单元、输入检测单元与PLC之间的信号接口问题。
图中上层电路板是驱动电路板，下层电路板左侧是输入接口电路板，右侧是输出接口电路板＜图2.输入输出接口电路板2.1输入接口电路板输入接口电路板原理图如图3所示，其功能是将设备上行程开关的开关状态转换为统一的电平信号（逻辑1：24V DC ;逻辑0: 0V DC）。
板上设有光电隔离电路，将内外电源隔离，以保护设备安全。
FLC輸人模块图3.输入接口电路板电气原理图本设备8个输入信号，对应输入接口电路板的8根输入信号线。
各信号线对应的行程开关如表1所示。
表1.2.2输出接口输出接口（如图4所示）由两块电路板构成：驱动电路板和输出接口电路板。
它们的功能是将PLC输出的控制信号用于驱动继电器动作，从而控制电动机正向或反向运行。
工件传送机械手的plc控制课程设计
工件传送机械手的plc控制课程设计一、设计背景工件传送机械手是一种自动化设备，可以用于将工件从一个位置转移到另一个位置。
工件传送机械手的PLC控制系统是其中关键的一部分，通过PLC来控制机械手的运动，实现工件的自动传送。
本课程设计将介绍如何设计和编程工件传送机械手的PLC控制系统。
二、课程设计目标1.掌握工件传送机械手的基本工作原理和结构。
2.了解PLC的基本原理和编程方法。
3.掌握如何将PLC与机械手连接并进行控制。
4.完成一个简单的工件传送机械手的PLC控制系统的设计和编程。
三、课程设计内容1.工件传送机械手的基本工作原理和结构介绍。
a.工件传送机械手的组成部分及其功能。
b.机械手的运动控制原理及方法。
2. PLC的基本原理和编程方法介绍。
a. PLC的概念和作用。
b. PLC的基本原理和结构。
c. PLC的编程语言和编程方法。
3.工件传送机械手与PLC的连接和控制。
a.介绍PLC和机械手之间的连接方式。
b.详细说明PLC如何控制机械手的运动。
4.工件传送机械手的PLC控制系统的设计和编程。
a.设计一个简单的工件传送机械手的PLC控制系统。
b.使用PLC编程软件进行控制程序的编写。
c.对控制程序进行模拟验证和调试。
5.课程设计总结和反思。
a.对整个课程设计进行总结和评价。
b.反思设计中遇到的问题和解决方法。
四、课程设计教学方法本课程设计将采用理论教学与实践操作相结合的教学方法。
在理论教学中，通过课堂讲解和案例分析，让学生了解工件传送机械手和PLC的基本原理。
在实践操作中，学生将根据设计要求，使用PLC编程软件进行控制程序的编写，并进行模拟验证和调试。
五、课程设计评价方式课程设计评价将分为两个部分：实验操作评价和实验报告评价。
实验操作评价主要考察学生在实验操作中的动手能力和问题解决能力；实验报告评价主要考察学生对课程设计内容的理解和掌握程度。
评价结果将以学生实验操作评价表和实验报告的成绩形式反馈给学生。
PLC课程设计机械手电气控制系统.
河南机电高等专科学校课程设计报告书课程名称:《PLC技术与工程应用》课题名称:机械手电气控制系统设计系部名称:自动控制系专业班级:计控102班姓名:刘宾学号:1014132312012年06月20日目录目录 (11、引言 (42、系统总体设计要求 (63、系统方案设计 (64、上位监控系统设计 (125、程序调试 (145.1 调试设备 (145.2 遇到的问题与解决方法 (146、心得体会 (15附录1 参考文献 (16附录2 程序清单 (161、引言在现代工业中,生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。
随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等,已经随处可见。
同时,现代生产中,存在着各种各样的生产环境,如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等,这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。
机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域,是一门跨学科综合技术。
,是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物,并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。
机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。
尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合,应用得更为广泛。
在我国,近几年来也有较快的发展,并取得一定的效果,受到机械工业和铁路工业部门的重视。
机械手的种类,按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手;按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种;按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。
机械手通常用作机床或其他机器的附加装置,如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件,在加工中心中更换刀具等,一般没有独立的控制装置。
有些操作装置需要由人直接操纵,如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。
机械手PLC控制系统设计
机械手PLC控制系统设计一、本文概述随着工业自动化程度的不断提高，机械手在生产线上的应用越来越广泛。
作为一种重要的自动化设备，机械手的控制精度和稳定性对于提高生产效率和产品质量具有至关重要的作用。
因此，设计一套高效、稳定、可靠的机械手PLC控制系统显得尤为重要。
本文将详细介绍机械手PLC控制系统的设计过程，包括控制系统的硬件设计、软件设计以及调试与优化等方面，旨在为相关领域的工程师和技术人员提供有益的参考和借鉴。
本文首先将对机械手PLC控制系统的基本构成和工作原理进行概述，包括PLC的基本功能、选型原则以及与机械手的接口方式等。
接着，将详细介绍控制系统的硬件设计，包括PLC的选型、输入输出模块的选择、电源模块的设计等。
在软件设计方面，本文将介绍PLC 编程语言的选择、程序结构的设计、控制算法的实现等关键内容。
本文将介绍控制系统的调试与优化方法，包括PLC程序的调试、机械手的运动调试、控制参数的优化等。
通过本文的介绍，读者可以全面了解机械手PLC控制系统的设计过程，掌握控制系统的硬件和软件设计方法，以及调试与优化的技巧。
本文还将提供一些实用的设计经验和注意事项，帮助工程师和技术人员在实际应用中更好地解决问题，提高控制系统的性能和稳定性。
二、机械手基础知识机械手，也称为工业机器人或自动化手臂，是一种能够模拟人类手臂动作，进行抓取、搬运、操作等作业的自动化装置。
在现代工业生产中，机械手被广泛应用于各种环境和使用场景，以实现生产线的自动化、提高生产效率、降低人力成本以及保障操作安全。
机械手的构成主要包括执行机构、驱动系统、控制系统和位置检测装置等部分。
执行机构是机械手的动作执行部分，通过模拟人类手臂的旋转、屈伸、抓放等动作，实现物体的抓取和搬运。
驱动系统为执行机构提供动力，常见的驱动方式有电动、气动和液压驱动等。
控制系统是机械手的“大脑”，负责接收外部指令，控制驱动系统使执行机构完成预定动作。
位置检测装置则负责检测执行机构的精确位置，为控制系统提供反馈信号，以确保机械手的作业精度。
PLC课程设计-机械手PLC控制系统模板
PLC课程设计专业：自动化设计题目：机械手PLC控制系统班级：自0841学生姓名：学号：22指导教师：分院院长：教研室主任：电气工程学院一、课程设计任务书1.课程题目机械手PLC控制系统设计2.设计内容图1 机械手动作示意图设计一个用PLC控制的将工件从A点移到B点的机械手控制系统。
其控制要求如下：1．手动操作，每个动作均能单独操作，用于将机械手复归至原点位置；2．连续运行，在原点位置按起动按钮或当光电探测器探测到有工件时，机械手按图1连续工作一个周期，一个周期的工作过程如下：原点→下降夹→夹紧(T)上→上升→右移→下降→放松(T)→上升→左移到原点，时间T由教师现场规定。
3. 课程设计报告要求（1）画工艺流程图，分析I/O性质，计算I/O点数、存储容量，PLC选型；（2）编写程序（在PC机上编程并下载到PLC中）；（3）运行并调试程序，运行调试记录，在调试过程中出现的问题，解决办法等；；（4）画PLC控制系统外部接线图（含主电路及供电图）；（5）课程设计总结。
包括本次课程设计过程中的收获、体会，以及对该课程设计的意见、建议等；（6）参考文献列表；（7）报告使用B5纸打印，全文不少于2000字。
4. 参考资料[1] 史国生主编. 电气控制与可编程控制器技术.北京:化学工业出版社.2004[2] 王永华.现代电气及可编程控制技术. 北京:北京航空航天大学出版社.2002[3] 徐世许.可编程序控制器原理应用网络.合肥:中国科学技术大学出版社.20015. 设计进度（2011年11月14日至11月25日）时间设计内容11月14日布置设计任务、查阅资料11月15日-11月18日方案论证及总体设计11月20日-11月24日系统调试及整理课程设计报告11月25日课程设计答辩7. 课程设计时间及地点2010年11月14日～2010年11月25日上午8：00～11：00；下午13：00~16：00综合自动化实验室（新实验楼308）PLC课程设计报告班级：自动化0841姓名：杨明影学号： 22号指导教师：叶天迟撰写日期： 2011.11.28目录目录第一章PLC概述 (8)1.1PLC的定义 (8)1.2PLC的由来及发展 (9)1.3PLC的特点及用途 (10)1.4PLC的主要技术指标 (13)第二章根据要求确定被控系统必须完成的动作 (15)2.1控制要求分析 (15)第三章分配输入输出设备 (18)第四章确定PLC的输入、输出电路 (19)第五章设计PLC程序画出梯形图 (21)总结 (26)参考文献 (27)第一章PLC概述1.1 PLC的定义可编程控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，它具备了模拟量控制、过程控制以及远程通信等强大功能，所以美国电气制造商协会将其正式命名为可编程控制器（Programmable Controller）,简称PC。
机械手plc课程设计
机械手plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解机械手的基本结构、功能和工作原理；2. 学生能掌握PLC（可编程逻辑控制器）的基本组成、编程方法和应用技巧；3. 学生能了解机械手与PLC的接口技术及其在自动化生产线中的应用。
技能目标：1. 学生能运用PLC编程软件进行简单的程序编写，实现对机械手的控制；2. 学生能通过组态软件对机械手PLC控制系统进行监控与调试；3. 学生具备分析并解决机械手PLC控制系统故障的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械手PLC控制技术的兴趣，激发学习热情；2. 学生树立正确的工程观念，认识到自动化技术在现代工业生产中的重要性；3. 学生养成团队协作、积极探索、创新实践的良好习惯。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论教学与实际操作，旨在培养学生的动手能力和实际应用能力。
学生特点：学生具备一定的电工电子基础和PLC基础知识，对实际操作具有较强的兴趣。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生通过实际操作掌握知识，提高技能，同时关注学生的情感态度价值观的培养。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
1. 机械手基础知识：介绍机械手的基本结构、功能、分类及工作原理，对应教材第1章。
- 结构与功能：关节式、直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式机械手；- 工作原理：伺服电机、减速机、传动机构等。
2. PLC基础知识：回顾PLC的基本组成、工作原理、编程语言及编程方法，对应教材第2章。
- 基本组成：CPU、输入/输出模块、电源模块等；- 编程语言：梯形图、指令表、功能块图等。
3. 机械手与PLC接口技术：讲解机械手与PLC的连接方法、信号类型及接口电路设计，对应教材第3章。
- 连接方法：并行连接、串行连接；- 信号类型：数字量信号、模拟量信号。
4. PLC控制程序设计：学习PLC控制机械手的编程方法，对应教材第4章。
- 编程实例：搬运机械手、装配机械手等；- 编程技巧：模块化编程、顺序控制、条件判断等。
机械手课程设计
机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械手的基本结构、工作原理及功能应用，理解其在工业生产中的重要性。
2. 使学生了解并掌握机械手的编程与控制方法，能运用相关技术进行简单自动化系统的设计与搭建。
3. 帮助学生了解机械手技术的发展趋势及其在现代制造业中的应用。
技能目标：1. 培养学生动手实践能力，能独立完成机械手的组装、调试与编程。
2. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，具备初步的自动化系统设计、搭建与创新能力。
3. 提高学生的团队协作能力，学会在项目中进行有效沟通与分工。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械手技术的兴趣，激发学习热情，树立良好的学习态度。
2. 培养学生勇于探索、积极创新的精神，增强对科学技术的尊重与热爱。
3. 培养学生具备安全意识，遵守实验操作规程，养成良好的工程素养。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，注重理论知识与实际应用相结合。
学生特点：学生具备一定的物理、数学基础，对机械、电子技术有一定了解，喜欢动手实践。
教学要求：教师需结合学生特点，采用项目式教学，引导学生主动参与，培养其动手能力、创新能力和团队协作能力。
教学过程中注重理论与实践相结合，关注学生个体差异，提高教学质量。
通过课程学习，使学生达到上述课程目标，为后续相关课程学习及未来职业发展奠定基础。
二、教学内容1. 机械手基础知识：- 机械手的结构组成与功能- 机械手的分类及工作原理- 机械手在工业生产中的应用案例2. 机械手的编程与控制：- 编程语言及编程方法- 控制系统组成与工作原理- 编程实例分析与操作实践3. 机械手的组装与调试：- 机械手组装方法与技巧- 调试步骤及注意事项- 故障分析与排除方法4. 自动化系统设计与搭建：- 设计原则与方法- 系统搭建流程与技巧- 创新设计实践5. 项目实践：- 项目任务书与要求- 团队协作与分工- 项目实施与评价教学内容安排与进度：第一周：机械手基础知识学习第二周：机械手的编程与控制第三周：机械手的组装与调试第四周：自动化系统设计与搭建第五周：项目实践与总结教材章节及内容：第一章：机械手概述第二章：机械手的结构与原理第三章：机械手的编程与控制第四章：机械手的组装与调试第五章：自动化系统设计与应用教学内容根据课程目标和教学大纲，注重理论与实践相结合，以项目式教学引导学生主动参与，培养学生的动手能力、创新能力和团队协作能力。
机械手课课程设计
机械手课课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解机械手的原理和应用，掌握简单的机械手编程操作，培养学生的动手能力和创新意识。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解机械手的基本原理，包括传感器、执行器等主要部件的作用；了解常见的机械手编程语言和操作方法。
2.技能目标：学生能够使用机械手进行简单的操作，如抓取、放下物体；能够根据任务需求，编写简单的机械手控制程序。
3.情感态度价值观目标：学生通过操作机械手，增强对科技产品的兴趣，培养创新精神和团队合作意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括机械手的基本原理、编程操作和应用案例。
具体安排如下：1.机械手的基本原理：介绍机械手的主要部件，如传感器、执行器等，并解释它们在机械手操作中的作用。
2.机械手编程操作：教授常见的机械手编程语言和操作方法，让学生能够编写简单的控制程序。
3.机械手应用案例：分析具体的机械手应用案例，让学生了解机械手在不同领域的应用和优势。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：教师讲解机械手的基本原理和编程操作，为学生提供系统的知识结构。
2.讨论法：学生分组讨论机械手的应用案例，培养学生的思考和表达能力。
3.案例分析法：分析具体的机械手应用案例，让学生了解机械手在不同领域的应用和优势。
4.实验法：学生动手操作机械手，编写控制程序，培养学生的动手能力和创新意识。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的机械手教材，为学生提供系统的知识结构。
2.参考书：提供相关的参考书籍，为学生提供更多的学习资料。
3.多媒体资料：制作精美的PPT和教学视频，生动展示机械手的原理和操作。
4.实验设备：准备充足的机械手设备，让学生能够进行实际的操作练习。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用多种评估方式，包括平时表现、作业、考试等。
机械手控制系统毕业设计
机械手控制系统毕业设计机械手控制系统毕业设计一、引言机械手是一种能够模拟人手动作的机械装置，广泛应用于工业生产线上。
机械手控制系统是机械手运动的核心，其设计和优化对于机械手的性能和效率具有重要影响。
本文将探讨机械手控制系统的毕业设计。
二、设计目标机械手控制系统的设计目标是实现精准、高效的机械手运动，以满足特定的工业生产需求。
设计过程需要考虑以下几个方面：1. 运动范围：机械手应具备足够的运动范围，以适应不同工作场景的需求。
同时，还需要确保机械手在运动过程中不会与其他物体发生碰撞。
2. 运动速度：机械手的运动速度需要根据具体任务进行调整。
对于一些需要高速操作的任务，机械手应具备较快的运动速度，以提高生产效率。
3. 精度要求：机械手的运动精度直接影响到其在工业生产中的可靠性和稳定性。
设计时需要考虑到工作环境的振动、温度等因素，以保证机械手的运动精度。
4. 控制方式：机械手的控制方式可以采用传统的有线控制，也可以采用无线控制。
设计时需要根据实际需求选择合适的控制方式，并确保控制信号的稳定和可靠。
三、设计方案基于以上设计目标，我们可以采用以下方案进行机械手控制系统的设计：1. 传感器选择：为了实现机械手的精准运动，我们可以选择合适的传感器来感知机械手的位置和姿态。
例如，可以使用光电编码器、陀螺仪等传感器来实时监测机械手的运动状态。
2. 控制算法：机械手的控制算法是实现精准运动的关键。
可以采用PID控制算法来对机械手的运动进行控制，通过调整控制参数来实现机械手的位置和姿态控制。
3. 控制器选择：为了实现机械手的运动控制，我们可以选择合适的控制器来实现算法的执行。
可以使用单片机、PLC等控制器来实现机械手控制系统的设计。
4. 通信方式：为了实现机械手的远程控制，我们可以选择合适的通信方式来传输控制信号。
可以采用有线通信、无线通信等方式，根据实际需求选择合适的通信方式。
四、实施与测试在设计完成后，我们需要进行实施和测试来验证机械手控制系统的性能和可靠性。
机械手控制系统课业设计
3．学生2-3人一组，查阅机械手安装、调试资料
4．以小组为单位讨论并确定施工方案，填写领料单并领取材料
5．以小组为单位，根据工作页要求，分工合作，共同完成机械手控制系统，教师进行指导，教师填写评分表
6．以小组为单位撰写工作报告并进行交流，根据个人在小组活动中的表现进行小组互评
2.可编程控制器硬件结构
3.可编程控制器软件使用
4.可编程控制器基本指令使用技法
5.机械手的硬件结构
6.机械手控制程序设计
7.日常维护注意事项和常见故障处理办法
8.培养学生处理信息、安全意识及口头表达等方面的能力
9.验收交付方法
10.完整的工作过程：获得信息—需求分析—制订计划—实施计划
教学条件
1．师资：一体化教师1-2名
2．场地（工具、设备）：一体化教室，相关实训条件要求的硬件和软件设备
3．材料：传送导线、训练装置、编程软件
4．资料：学材、工作页、评分表、领料单、安装调试施工单（任务单）。
教学方法组织形式
行为引导教学法；学生独立工作和合作学习相结合，通过小组讨论或与教师谈话，培养学生协作解决问题的能力。
教学流程
1．教师讲
编号：M--8-1版本：A适用班级：电气自动化设备安装与维修班
专业
电气自动化设备安装与维修
学习
领域
自动生产线组装与调试
学习
情景
机械手控制系统
组装与调试
教学
时间
第三学期
课时
工作情景描述
机械手可在空间实现大量的装卸、搬运、装配等作业，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。在机床、磨锻压力机的上下料，以及电焊、喷漆等作业应用频繁，按照事先制定的作业程序完成规定的操作。目前国内铁路工厂等部门，已采用机械手应用于拆修装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等方面，减轻了劳动力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
目前PLC已基本替代了传统的继电器控制系统，成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。
三菱PLC系列目前主要有:FX1N系列,FX1S系列,FX1N系列,FX2N系列, FX2N系列,FX3U系列,FX3UC,Q系列,A系列,L系列下面就一一来介绍这些系列型号。
三菱plc系列型号型号参数面价FX1N-60MR-001 输入点：36，24点继电器输出46801 KA 1 Y02 KA 2 Y13 KA 3 Y2 2.3.2 PLC外部接线如图所示。
FX2N-32MR外部接线图中：工作台物品检测开关SQ1机械手下降限位开关SQ2机械手夹紧检测开关SQ3机械手上升限位开关SQ4机械手伸出限位开关SQ5机械手缩回限位开关SQ6总启动按钮SB1，总停止按钮SB2，电气控制原理系统图：机械手夹放电磁阀连接KA1；机械手升降电磁阀连接KA2；机械手伸缩电磁阀连接KA3；电磁阀失电气缸伸出，得电收缩。
电气连接图如图3.7所示。
图3.7 电气连接图2.3.2 阀的选择：此阀采用二位四通电磁阀2.4 传感器的选型2.4.1 SQ1的选型SQ1属于存在性检测，可以用红外线传感器：光电子学是一门光学和半导体电子学综合学科。
光电子元件制成的传感器性能可靠，经济实惠。
该系列产品包括：标准红外线发射二极管（IRED)，传感器及其组件。
最佳使用环境：存在性检测、运动传感、位置编码、限位传感、运动物体的检测和计数。
经济型红外光电传感器选型表：（1）3mm 塑料封装红外光电传感器选型表型号类型波长驱动电流发光强度发光/接收角度亮电流Vce(sa ) 上升下降时间规格书页码发光管SEP-4216 发光二极管940nm 20mA 0.52 –1.02mW/cm220deg --- --- --- SEP-4216.pdf接收管SDP-4206 光电三极管--- --- --- --- 3.2–9.6mA <<0.4V TYP.20usSDP-4206.pdf（2）5mm 塑料封装红外光电传感器选型表型号类型波长驱动电流发光强度发光/接收角度亮电流Vce(sat) 上升下降时间规格书页码发光管SEP-4208 发光二极管940nm 20mA 1.7 –3.14mW/cm220deg --- --- --- SEP-4208.pdf接收管SDP-0323 光电二极管900nm --- --- --- TYP.13uA--- TYP.100nsSDP-0323.pdfSDP-3208 光电三极管--- --- --- --- 2.08 –3.60mA<0.4V TYP.25usSDP-3208.pdf（3）侧面发光塑料封装红外光电传感器选型表型号类型波长驱动电流发光强度发光/接收角度亮电流Vce(sat) 上升下降时间规格书页码发光管SEP-0322 发光二极管940nm 20mA 1.00 –1.62mW/cm240deg --- --- --- SEP-0322.pdf接收管SDP-0301 光电三极管--- --- --- --- 2.00 – 3.84mA < 0.4V TYP.25usSDP-0301.pdf（4）反射式红外光电传感器选型表外形型号组成驱动电流亮电流Vce(sat) 上升下降时间规格书页码表贴式HOA-1550 发光二极管/光电三极管20mA 1.37–1.77mA<0.4V TYP. 7us HOA-1550(SMTreflectivesensor).pdf根据实际环境要求，初步选用HOA-1550反射式红外光电传感器。
其参数如下：2.4.2 SQ3的选型查阅：由于机械设计部分中：F>mg/2µ=2×9.8/(2×0.65)=15.1N 传感器受力面积A=1cm2 所以压力：P=F/A=15/0.0001m2=150KPa这里选用MPX2200压力传感器最大压力范围为200KPA。
第三章PLC程序的设计3.1 PLC程序的设计1、流程图2、梯形图3、指令表。
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。
4.6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=0.65；由此F>mg/2µ=2×9.8/(2×0.65)=15.1N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3-14.7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=3×9.8=29.4N。
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（9.8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 ∆=0.1s ，启动速度∆V=V=200mm/s 。
tg VG 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+29.4=35.4N 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=0.5MP a代入数据进行计算得 F=1/4πd 2p=1/4×3.14×（0.01）2×0.5×106 =39.3 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。
4.8 平移手臂的设计平移手臂为机械手执行左右平移运动的机构，它是连接机械手升降手臂的部件，它的基本作用是完成机械手左右平移运动的。
平移手臂主要承受升降手臂，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，平移手臂采用气动滑台（如图3-4）。
该气缸体积小、轻巧，耐横向负载能力强，耐扭矩能力强。
图3-4 气动滑台根据本机械手的设计技术参数，平移手臂的行程为400mm ，气爪抓重约为2Kg ，加上升降手臂，末端执行器（气爪）和连接板的重量，总质量约为4Kg ，由此，伸缩手臂的最大负载F=mg=4×9.8=38.2N 。