基于组态王机械手设计报告

虚拟仪器课程设计报告设计题目：机械手设计

专业电信

班级 092班

学号 200916022212

学生姓名李绍星

2012年 6月7 日

目录

1.1 机械手的工作原理 (3)

1.2 机械手控制系统的设计 (3)

1.2.1机械手的工作过程 (3)

1.2．2 组态在机械手中的应用 (4)

1.3 机械手的组态画面设计 (4)

1、建立组态工程 (4)

2、定义数据变量 (5)

3、系统界面设计 (6)

4、控制系统程序的编程 (6)

5、动画连接 (7)

6、系统的运行于调试 (9)

1.3课程设计总结 (10)

1.4参考文献 (10)

1.1 机械手的工作原理

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、托持型和吸附型等。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、伸缩、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，机械手的灵活性越大，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。同时接收传感器反馈的信息，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。

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。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。

1.2 机械手控制系统的设计

1.2.1机械手的工作过程

按下开始按钮装置开始工作，机械手首先做下降运动，待下降到位后，机械手张开手指抓取物品(抓紧物品时间由定时器确定)；然后机械手上升到最上端(由上限位开关确定)，再向右运动；到达右端后，机械手开始下降，下降到位后机械手松开，放下物品；再将机械手上升，如此循环提取物品。

机械手工作过程流程如图1所示：

原始位→下降→夹紧→上升→右移

↑↓

左移←上升←放松←下降

图1 机械手工作过程流程图

1.2．2 组态在机械手中的应用

组态软件又称上位机管理软件，广泛应用于工业领域，它提供了灵活的组态工具，人机交互界面好，能充分实现工业各领域的管理控制、数据采集、连续控制及统计过程控制。

本次设计充分运用组态王的仿真功能实现人机的交流，以达到对机械手的控制。

1.3 机械手的组态画面设计

1、建立组态工程

运行组态环境，在“组态王”工程管理器(Proj—Manager)选择选单“文件＼新建工程”或单击“新建”按钮。在工程路径文本框中输入一个有效的工程路径，或单击“浏览⋯”按钮后在弹出的路径选择对话框中选择一个有效的路径。在工

程名称文本框中输入工程的名称，该工程名称同时将被作为当前工程的路径名称。在工程描述文本框中输入对该工程的描述文字。工程名称长度应小于32个字节，工程描述长度应小于40个字节。单击“完成”完成工程的新建。

2、定义数据变量

数据库是”组态王”软件的核心部分，在工程管理器中，选择”数据库＼数据词典”，双击”新建图标”，弹出”变量属性”对话框，创建机械手各个变量数据，数据变量是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程也即定义数据变量的过程。定义数据变量的内容主要包括：指定数据变量名称、类型、初始值和数值范围，确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。数据对象有I／O开关型、I／O数值型、I／O字符型、内存开关型等8种类型。不同类型的数据对象，属性不同，用途也不同。

设计中的数据变量：时间（内存整数）、垂直移动（内存整数）、水平移动（内存整数）、物体水平移动（内存整数）、旋转（内存整数）、上行灯（内存离散）、下行灯（内存离散）、左行灯（内存离散）、右行灯（内存离散）、夹紧显示（内存离散）、启动（内存离散）、传送带（内存离散）。

变量的设置如图：

3、系统界面设计

在组态王平台上建立“机械手控制系统”窗口并设置好窗口属性。通过绘图工具箱中的工具，绘制出组建系统所需的各个元件，调用系统控件制作控制按钮，利用文字标签对相应元件进行注释。

最后生成的整体效果图如图所示：

4、控制系统程序的编程

控制系统程序如下：

if(\\本站点\启动==1)

{\\本站点\时间=\\本站点\时间+1;

if(\\本站点\时间<=10)

{\\本站点\下=\\本站点\下+10;}

if(\\本站点\时间>10 &&\\本站点\时间<=15)

{\\本站点\旋转=\\本站点\旋转+5;

\\本站点\旋转2=\\本站点\旋转2+5;}

if(\\本站点\时间>15 &&\\本站点\时间<=25)

{\\本站点\下=\\本站点\下-10;\\本站点\上行=\\本站点\上行+10;}

if(\\本站点\时间>25 &&\\本站点\时间<=45)

{\\本站点\水平右=\\本站点\水平右+20;\\本站点\右=\\本站点\右+20;}

if(\\本站点\时间>45 &&\\本站点\时间<55)

{\\本站点\下=\\本站点\下+10;\\本站点\上行=\\本站点\上行-10;}

if(\\本站点\时间>55 && \\本站点\时间<=60)

{\\本站点\旋转=\\本站点\旋转-5;

\\本站点\旋转2=\\本站点\旋转2-5;}

if(\\本站点\时间>60 &&\\本站点\时间<=70)

{\\本站点\下=0;\\本站点\水平右=0;\\本站点\右=0;\\本站点\上行=0;\\本站点\旋转=0;\\本站点\旋转2=0;\\本站点\时间=0;}

}

5、动画连接

由图形对象搭制而成的图形界面是静止不动的，需要对这些图形对象进行动画设计，真实地描述外界对象的状态变化，达到过程实时监控的目的。组态王实现图形动画设计的主要方法是将用户窗1：3中的图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置相应的动画属性。