基于PLC机械手控制系统设计

四川工程职业技术学院

学生毕业综合实践报告

基于PLC机械手控制系统设计

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摘要

随着科学与技术的发展，机械手广泛应用于采矿、冶金、石油、化学、船舶等传统领域，同时也已开始扩大到航空，航天。生化、医药、核能等高科技领域中，本文目的主要是利用可编程控制器作为载体，设计一套程序取驱动机械手进行预订动作实现对目标的抓取、搬运及投放，根据需求变化改变搬运轨迹，整个系统利用plc技术位置控制技等

关键词：机械手、可编程逻辑控制器

abstract

With the development of science and technology, manipulator is widely used in mining, metallurgy, petroleum, chemical, shipbuilding and other traditional areas, but also has begun to expand to aviation, aerospace. Biochemistry, medicine, nuclear energy and other high-tech fields, in this paper, the main objective is to use the programmable controller as the carrier, design a set of procedures and the drive manipulator to achieve the target capture, handling and delivery booking action, according to the demand change handling trajectory, the whole system by using the technology of PLC position control technology.

Keywords: manipulator；programmable；logic controller

目录

绪论

1.1机械手应用背景与意义

机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、拖持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、收缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活度越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2~3个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或DSP等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。

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。

工业机械手是近代自动控制领域中出现的一种新的技术，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。工业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，收到机械工业和铁路部门的重视。

专用机械手经过几十年的发展，如今已进入以通用机械手为标志的时代。由于通用机械手的应用和发展，进而促进了智能机器人的研制。智能机器人涉及的知识内容，不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用一些电子技术、电视技术、通讯技术、计算技术、无线电控制、仿生学和假肢工艺等，因此它是一项综合性较强的新技术。目前国内外对发展这一新技术都很重视，几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断地修改，品种在不断地增加，应用领域也在不断地扩大。

随着我国工业的跨越式发展，机械手作为工业生产及装备制造业中处在及其重要的位置。在工业生产和装备制造领域中充当着非常重要的角色，尤其是它能代替人工在有害环境中进行操作以保护人工的生命安全，在各个领域都有机械手的影子：机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普通；在装配作业应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件；在劳动条件差，单调重复易于疲劳的工作环境，可代替人的劳动；可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等；宇

宙及海洋的开发；军事工程及生物医学方面的研究和实验。

1.2机械手应用国内外发展现状

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。机械手研究开始于20世纪中期，一方面，随着计算机和自动化技术的发展，特别是1964年第一台数字计算机问世以来，大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的发展，这为机械手的开发奠定了基础；另一方面，核能技术的研究需要某些操作机械代替人处理放射性物质，在这一需求背景下，美国于1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械式主从机械手。机械手首先是由美国开发研制的，50年代以后，机械手逐步推广到工业生产部门，在高温、污染严重的地方取放工件和装卸材料，也作为机床的辅助装置在自动机床、自动生产线和加工中心中应用。完成上下料或从刀库中取放刀具并按固定程序更换刀具等操作。1954年美国戴尔沃最早提出了工业机器人的概念，并申请了示教，机械人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机机器人，现在的机器人差不多都采用这种控制方式。1958年美国联合控制公司研制出第一弹机械手铆接机器人。作为机器人产品最早的实用机型（示教再现）是1962年美国AMF公司推出的“ERSTRAN”和“UNIMATION”公司推出的“UNIMATE”。我国机械手起步于20世纪70年代初期，经过30多年发展，大致经历了3个阶段：70年代萌芽期，80年代的开发期和90年代的应用期。在我国，机械手市场份额大部分被国外机械手企业占据着。在国际强手面前，国内的机械手企业面临着相当大的竞争压力，由上海起，接着天津，