慧鱼模型工业机械手.doc

湖北理工学院 毕业设计 摘 要 慧鱼创意组合模型主要有组合包 培训模型 工业模型三大系列 涵盖了机 械 电子 控制 气动 汽车技术 能源技术和机器人技术等领域和高新学科 利用工业标准的基本构件 机械元件 电气元件 气动元件 辅以传感器 控 制器 执行器和软件的配合 运用设计构思和实验分析 可以实现任何技术过程 的还原 更可以实现工业生产和大型机械设备操作的模拟 从而为实验教学 科 研创新和生产流水线可行性论证提供了可能 世界知名的德国西门子 德国宝马 美国 IBM 等一大批著名公司都采用慧鱼模型来论证生产流水线 Abstract Fischer creative combination model mainly include the combination packages training mode industrial model three series covers the mechanical pneumatic automotive electronics control technology energy technology and robot technology and high and new disciplines using industrial standard of the basic building blocks mechanical components electrical components pneumatic components supplemented by sensor controller actuator and software using design and experimental analysis can implement any reduction of technology process more can realize industrial production and the simulation of large mechanical equipment operation for feasibility experiment teaching scientific research and innovation and production lines provides a possible world famous Germany Siemens Germany s BMW the United States a large number of famous companies such as IBM model is used to demonstrate the production assembly line 湖北理工学院 毕业设计 目录 摘摘 要要 I 1 绪论绪论 1 1 1慧鱼创意模型实验介绍 1 1 2 机械手的组成和分类 4 1 2 1 机械手的组成 4 1 2 2 机械手的分类 7 1 3 机器人领域的未来发展趋势 8 1 4 课题的提出及主要任务 9 1 4 1 课题的提出 9 1 4 2 课题的主要任务 10 2 2 机械手的设计方案机械手的设计方案 11 2 12 1 工作原理工作原理 11 2 1 主要机构构件的介绍 12 2 2 ROBOPRO的介绍 14 2 3 如何编程 15 3 3组装过程组装过程 23 6 结论结论 26 致致 谢谢 28 湖北理工学院 毕业设计 1 1 绪论 1 1慧鱼创意模型实验介绍 1964 年 慧鱼创意 教学组合模型 fischertechnik 诞生于德国 是由 德国发明家 Arthur Fischer 博士在 1964 年从其专利 六面拼接体 的基础上 发明的 它是技术含量很高的工程技术类智趣拼装模型 是展示科学原理和技 术过程的理想教具 也是体现世界最先进教育理念的学具 为创新教育和创新 实验提供了最佳的载体 慧鱼创意组合模型的主要部件采用优质尼龙塑胶制造 尺寸精确 不易磨 损 可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度 构件的工业燕尾槽专 利设计使六面都可拼接 独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充 它由各 种型号和规格的零件构成 类似于积木 零件的种类很多 几乎包括了机械课程 和日常生活中的所有零件 如机械零件 连杆 凸轮 齿轮 普通齿轮 锥齿轮 斜齿轮 内啮合齿轮 外啮合齿轮等 蜗轮 蜗 杆 螺杆 铰链 带 链条 轴 直轴和曲轴 联轴器 弹簧 减速器 齿轮箱 车轮等 电气零件 直流 电机 灯泡 电磁气阀 行程开关 传感器 光敏 热敏 磁敏 触敏 可调 直流变压器 电脑接口板 PLC 接口板 红外线发射接收装置等 气动零件 储 气罐 汽缸 活塞 气弯头 手动气阀 电磁气阀 气管等 由这些零件的不同组合便可构造出各式各样的模型 这些模型主要可分为两大类 技术组和机器人组 技术组又包括传感器技术组 气动技术组 汽车技术组 太 阳能技术组 万能组合包 机器人组又包括 3D 机器人 计算机器人 实验机器 人 工业机器人 移动机器 人和气动机器人 在慧鱼实验过程中 通过对各类模型的认识和组装 从而可以熟悉并掌握各 类机械设备和自动化装置的常用结构和工作原理 在模型的组建中 学生将运用 到机械加工 气动技术 电子电路和软件编程等知识 从而加深了对这些相关课 程的理解 另外通过慧鱼模型的搭建和组装也培养了学生的实际动手的能力 解 决实际问题的能力和创新设计的能力慧鱼机器人基本构件以及功能 湖北理工学院 毕业设计 2 机器人技术是综合了计算机 控制论 机构学 信息和传感技术 人工智能 仿生学等多学科而形成的高新技术 是当代研究十分活跃 应用日益广泛的领域 机器人应用情况 是一个国家工业自动化水平的重要标志 机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动 而是综合了人的特长和机器特 长的一种拟人的电子机械装置 既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力 又有机器可长时间持续工作 精确度高 抗恶劣环境的能力 从某种意义上说它 也是机器的进化过程产物 它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各 也 是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备 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 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 因此 在机械加工 冲压 铸 锻 焊接 热处理 电镀 喷漆 装配以及轻工 业 交通运输业等方面得到越来越广泛的引用 1 经过二十世纪九十年代的迅猛发展 机器人的适应性更强了 被应用于多种 行业 80 年代以来 国际机器人以平均 25 到 30 的年增长率发展 这是由于工 业自动健正向着 柔性生产 方向发展 以适应多品种 中小批量生产或混流生 产的需要 其次 一是在企业生产成本中 社会福利的完善使得工资所占比重越 来越大 二是由于生活水平的提高 人们对工作环境的要求越开越高 人们都只 愿意在安全愉悦的环境中工作 三是机器人可以确保产品质量的一致性 均匀性 和稳定性 到了 80 年代末 各国把发展的目标调整到以多传感器为基础的计算机辅助遥 控节省原材料和能源 从而大大增强了产品的国际竞争力 控加上局部自主功能 以此作为发展非结构环境下工作的机器人技术方向 一千多年年以来 全球的机 械人人数量稳定的增在 保持一种持续的高昂的发展势头 到 2000 年 服役的机 宝勺有 100 万台机器人技术仍维持较好的发展势头 日新月异地跨入 21 世纪 我国机器人技术大约起步于 20 世纪 70 年代 1975 年日本川崎重工在北北展 湖北理工学院 毕业设计 3 Unimatc 2000 型机器人 引发研制机器人的热潮 总而言之 21 世纪工业机器人的智能化程度将会更高 工业机器人给我们带 来许许多多的便捷 同时对产品各方面性能的得到了很大的提高 同时生产率得 到了质的飞跃 同时也降低了许多危险事故发生的概率 从长远角度来看 降低 了生产成本 像一些对人体可能造成重大伤害的领域如压铸车间还有核工业等 以及在一 些特殊作业场合或则极限作业场合如深海探测 火山喷发探险以及空间探索等我 们难以企及的 这些全部只能靠机器人来帮我们完成 还有在一些自动化产业方 面以及搬运材料机器人 还有在成品在线检测以及喷绘喷涂方面 总而言之 工业机器人由操作机 机械本体 控制器 伺服驱动系统和检测 传感装置构成 是一种仿人操作 自动控制 可重复编程 能在三维空间完成各 种作业的机电一体化自动化生产设备 对于产品结构复杂 且生产批量比较大的 工业机器人将发挥它独一无二的能力 对产品的性能得到了质的提高 同时单位 时间内加工合格产品的比率更高 最主要是人们的工作环境由于工业机器人的存 在在本质上得到了提高 机器人技术是尖端高新技术的结晶 反映了一个国家的综合能力 包括科研 军事 经济等等 他的普及率从侧面反应出一个国家的电子工业的兴衰以及综合 国力的兴旺 早期的时候由于技术等原因 由于他的专用性太强 只能进行某一类或则某 一种的生产活动 随后随着科学技术发展水平的提高 机械手的通用性以及适应 性得到了很大提高 也因此机械手的用途被更多人得到更对人认可 并且很多国 家把它放在重点科研项目里面 1 1 21 1 2 机器人的主要特点机器人的主要特点 机器人的主要特点体现在它的通用性和适应性等方面 1 通用性 机器人的通用性是即它完成控制系统发出的指令时完成任务的实际能力 通用性也意味在结构上允许机器人以不同的方式执行任务 大多数一般机器人都 具有不同程度的通用性 包括控制系统的灵活性以及机械手的机动性 有时候增 加自由度在一定程度上能提高通用性 但同时必须考末端执行器的结构和能力 湖北理工学院 毕业设计 4 以及能否适应不同的作业工具等因素 2 适应性 机器人的适应性是指具有对陌生复杂的环境具有自我调节能力 也就是 在遇到突发事件时 机器人机械能够尽快解决 它需要机器人具有很高的智能化 同时具备各种感官以及思考判断分辨的能力 在生产生活当中 适应性是指所编 好的程序模式和运动速度能够适应工件尺寸和位置以及工作场地的变化 1 2 机械手的组成和分类 1 2 11 2 1 机械手的组成机械手的组成 传递装置 末端执行部件以及控制和驱动装置共同组成了机械手 他们的关 系如图所示 控制系统驱动系统被抓取工件执行机构 位置检测装置 图 1 1 机械手的组成方框图 一 执行机构 包括传递装置 驱动装置 以及控制系统还有末端操作器 1 手部 它是机械手的一个独立的执行部件 由于工业机器人的手部通常是专用的装 置 一种手抓往往只能夹取一种量上相近的工件 只能执行一种作业任务 即与物件接触的部件 由于与物件接触的形式不同 可分为夹持式和吸附式 手部 夹持式手部由手指 或手爪 和传力机构所构成 手指是与物件直接接触的 构件 常用的手指运动形式有回转型和平移型 回转型手指结构简单 制造容易 构件 故应用较广泛平移型应用较少 其原因是结构比较复杂 但平移型手指夹 持圆形零件时 工件直径变化不影响其轴心的位置 因此适宜夹持直径变化范围 大的工件 湖北理工学院 毕业设计 5 手指结构取决于被抓取物件的表面形状 被抓部位 是外廓或是内孔 和物件 的重量及尺寸 常用的指形有平面的 V 形面的和曲面的 手指有外夹式和内撑式 指 数有双指式 多指式和双手双指式等 而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务 传力机构型式较 常用的有 滑槽杠杆式 连杆杠杆式 斜面杠杆式 齿轮齿条式 丝杠螺母多 式 弹簧式和重力式等 附式手部主要由吸盘等构成 它是靠吸附力 如吸盘内形成负压或产生电吸磁 力 吸附物件 相应的吸附式手部有负压吸盘和电磁盘两类 对于轻小片状零件 光滑薄板材料等 通常用负压吸盘吸料 造成负压的方 式有气流负压式和真空泵式 对于导磁性的环类和带孔的盘类零件 以及有网孔状的板料等 通常用电磁 吸盘吸料 电磁吸盘的吸力由直流电磁铁和交流电磁铁产生 用负压吸盘和电磁吸盘吸料 其吸盘的形状 数量 吸附力大小 根据被吸 附的物件形状 尺寸和重量大小而定 此外 根据特殊需要 手部还有勺式 如浇铸机械手的浇包部分 托式 如冷 齿轮机床上下料机械手的手部 等型式 根据用途可分分为 手爪和工具 1 手爪具有一定的通用性 主要用来抓住工件 握持工件和释放工件 2 作为工具时 如喷绘枪和焊具 按照机械原理可以分为 机械钳爪式和吸附式两大类 同时 机械钳爪式可以分为 1 齿轮齿条移动式手爪 2 重力式钳爪 3 平行连杆式钳爪 4 拔杆杠杆式钳爪 5 自动调整时钳爪 6 特殊形式手指 2 手腕 湖北理工学院 毕业设计 6 起到连接手部和手臂的作用 主要起支撑作用 机器人一般要有要有 6 个自由度才能使末端操作器达到目标位置和处于期望 的状态 3 手臂 臂部有大臂小臂或则多臂组成 一般有 2 3 个自由度 即伸缩回转 俯仰或 则升降 同时再设计臂部的时候要考虑到臂部要有足够的承载能力和刚度 刚度 小 影响手臂工作时运动的稳定性更严重的导致变形 导致臂部的承受载荷大小 都发生变化 运动速度和定位精度也不行 运动平稳性要好 精度要高 它是机 械手的重要指标 重量和转动惯量要小 为了提高运动运动速度 尽量减小臂部 的重量 同时还要注意偏重力矩 也就是让臂部的重心与立柱的重心尽量靠近 导向性要好 一面手臂在直线运动过程中发生相对运动 手臂运动分类如下 手臂运动 基本运动 复合运动 直线运动与回转运动的组合 即螺旋运动 两直线运动的组合 即平面运动 回转运动 如水平回转 左右摆动运动 直线运动 如伸缩 升降 横移运动 两回转运动的组合 即空间曲面运动 手臂在进行伸缩或升降移动时 为了使手臂在直线运动过程中不致发生相对 运动 以保证手部运动方向的正确性 所以这就需要导向装置 同时在设计导向 装置时要考虑到实际载荷的大小 手臂长度行程以及手臂安装方式的影响 同时常用减小或则消除偏重力矩的方法有 尽可能减少臂部重量 还有就是 尽量使臂部的重心和立柱的重心重合 再有就是配重的方法 4 立柱 立柱是支承手臂的部件 立柱也可以是手臂的一部分 手臂的回转运动和升 降 或俯仰 运动均与立柱有密切的联系 5 机座 机械手的各执行机构部件和驱动系统都安装在机座上 主要起支撑和连接的 作用 湖北理工学院 毕业设计 7 二 驱动机构 驱动机构用于把驱动原件的运动传递到机器人的各末端操作器 一般的常用 的液压驱动 气压驱动和电气驱动 三 控制系统 控制系统也就给使机械手发出各种指令 让其能够再找要求完成各种任务的 装置 目前工业机械手的控制系统多半由电气定位系统和程序控制系统构成 它 使机械手按规定的程序运动 并同时机械手接受的指令信息被存储起来 同时按 其控制系统的按照接收的信息对各末端操作器发出指令 还可对机械手的动作进 行监视 当未按照预定轨迹工作或出现错误时就会发出报警 四 位置检测装置 位置检测装置由一个线铙电阻和一个滑动触电组成 当被检测量的位置发生 变化时 滑动触电也随之移动 从而改变了接入点路电阻值的大小 从而改变电 压 来更清楚的反应位置的变化 1 2 21 2 2 机械手的分类机械手的分类 按驱动方式可以分为几类机械手 1 液压传动机械手 其主要特点是 液压驱动的机械手能够获得更大的抓举力 然后他自身所占空 间为小 可以获得更大的推力和转矩 同时用油作为介质 它具有自我润滑和防 锈性能 但是油的粘度受温度影响 从而工作性能不稳定 采用电液伺服驱动系 统 要求严格的滤油装置 成本高 但是他可以实现连续轨迹控制 并且使机械 手的通用性扩大 2 气压传动机械手 与液压机械手相比同体积时功率较小 速度不易控制因此精度不是蛮高 其 主要特点是 空气粘度校 更容易达到高速度 不必其他的动力设备 同时对环境 没污染 安全性能高 多用在易燃易爆等危险场所 同时空气的气动软件工作压 力相对低些 因此材料要求低些 自然成本也相对便宜 由于空气具有压缩性 所以启动机械手还具有过载保护功能 3 机械传动机械手 即动力由机械传动机构提供的机械手 其运动精度高 动作频率大 但其体 湖北理工学院 毕业设计 8 积大 而且动作单一 主要用于上 下料 4 电力传动机械手 因为不需要其他的转换环节 所以这种机械手结构没有其他机械手那样的复 杂 尽管这类机械手目前在市场还没得到推广 我相信以后有很大发展空间 今 后会慢慢被人们认可和接受 1 3 机器人领域的未来发展趋势 1 应用的广泛性和发展的迅速性 1 在工业领域得更广泛的应用 应用领域在不断大种类日趋增多 2 像什么机器人舞蹈等 机器人不再是仅用于工业生产 他还人们的生活增添 了乐趣 3 它成了每个国家重点研究的高兴技术产业 目前有几百个国家不遗余力的在 对其系统进行改性 让其产品更具竞争力 2 技术纵向上的发展特征 1 目前它的系统在不断地改进和完善 是它更人性化了 2 追求与人类环境的完美融人性 目标是 融人人生活 和人类一起协同工作 完成一些人类从事和无法从事的工 以更大的灵活性给人类社会创造更多的财富 价 2 机器人技术的应用前景 在以后的发展过程中 由于科学技术的发展 机器人将变得越来越智能化 在经济发展的地区 他甚至成为了许多家庭不可或缺的一部分 它给人们带 来的便捷不是三言两语就能说清楚的 随着计算机技术以及人工智能化等技术的飞快法阵 机械手的更方面参数性 能有了显著性提高 例如他们的感官就是最典型的例子 科学家们开始考虑如何 能够赋予他们更多的感觉 以及自我判断思考 使其更加的智能化 目前 在日本和欧美等发达国家的一些企业和工厂中 工业机械手已经被广 泛地用在代替工人完成各类简单和复杂的工作 这些工业机械手基本上是限定在 特定的环境中完成单一的操作 对于一些在繁杂 危险 恶劣 极限或一般的环 境下需要人手才能完成的复杂作业而言 例如捏 夹 推 拉 插 按 剪 切 湖北理工学院 毕业设计 9 敲 打等 普通的工业机械手则显得无能为力 由于和人手一样带有多个手指和 手掌及分布触觉机能的多指灵巧机械手具有极强的功能和很高的通用性 它完全 可以代替或者帮助人类在各种场合下灵巧的完成各种复杂的作业 例如 机械制 造 化工生产 核电维修 军事战备 医疗手术 抢先救灾 科学考察 家务劳 动等 因此 个发达国家的工厂正迫切希望研制出高性能的通用型多指灵巧手来 完车后上述作业 3 机器人开始在军事中发挥越来越重要的作用 1 由于机器人越来智能化 更多感官效果 他开始被作为军工项目重点发展 了 像扫雷机器人还是无人驾驶飞机等等其实都是用的智能人 2 在不久的将来战争将不再靠血肉之躯了 而是集合各种尖端科技与一身的 机器人了 1 4 课题的提出及主要任务 1 4 11 4 1 课题的提出课题的提出 进过时间的考验 现在人们越来越感觉到机器人对我们的生产生活的重要性 了 单位时间内加工次品的率越来越低了 同时我们上班的时候可以更加轻松了 只需控制好操作面板 也就是机器人的控制系统 与此同时 生产出来的产品品 质更加完美 这样可以显著节省成本开支 鉴于其起着很大的作用 因此它被列 入很多国家的高新技术产业 同时 机器人是一门综合了机电子 电子计算机及 仿生人工智能 等诸多专业的新兴学科 在许多领域得到了越来越广泛的重视 同时与机器人机械手等相关的课程被许多大学引入 并被作为重点学科 经过严 格的考核 这样对推广机器人知识以及今后机器人产业化进程无疑会起到至关重 要的作用器人为了满足高校的教学实验需求我们本着成本低功能全操作简单的原 则 自行研制了一套机器人实验教学装置 下面介绍下液压传功机械手在长期的研究中普遍存在的下几个问题 1 由于液压传动存在许多能量损失 摩擦损失 泄露损失等 同时容易发生 易泄漏事故 这样不仅会产生污染 限制了他的使用范围 更严重可能引起火灾 而端操作器的运动平稳性及正确性也会受到影响 湖北理工学院 毕业设计 10 2 环境温度对他的影响也很大 由于其黏度会由于温度的变化而发生变化 这样会影响他的运动性能 3 不安全性由于油和空气混合容易产生爆炸 4 为了避免泄露产生的一些列问题 如污染环境还有爆炸事故等 所以液压 传动对其各部件的密封性能要求相当高 也就是对其各部件的加工工艺要求高 自然成本也高了 通过对液压机械手缺点的分析与改进 我们可以发现气压机械手的一些特性 满足条件 下面来介绍下气动机械手的几个优点 1 由于压缩空气的粘度小 所以他的反应更迅速 更容易达到高速 2 气压驱动时不需要额外的动力源 直接利用工厂的空气压缩机就可以 而 且介质无污染 安全环保 同时气动驱动对环境要求低 这样他的适应性相对较 强 可以在一些恶劣的环境中长时间工作 3 气动元件的工作压力较低 这样加工零件的工艺要求 也就相对较低 故 可以节省成本 4 由于介质是气体的 其具有可可压缩性 由于空气作为介质 人们普遍觉得启动的定位精度不是很准确 同时它的抓 举力相对于液压较小 尽管气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界 所接受 并且相对简单的机械手 用气动元件组成的控制系统己被接受 但由于 气动机器人这一体系己经取得的成果 没有做过多讲解 因此在工业自动化领域 里 对气动机械手的实用性和前景存在不少疑虑 6 对于机械传动的机械手 其其运动精度高 而且传动有力 目前被大家广泛 的认可 1 4 21 4 2 课题的主要任务课题的主要任务 本课题将要完成的主要任务如下 1 设计出一个通用性更强的机械手 使其有更好的适应性 2 选取机械手的座标型式和自由度 3 尤其手臂 手腕 手指等都要经过详细的计算过程 为了使和谐手的通用 性更强 手部在设计的时候可以设计可更换的接头 这样的机械手的通用性会更 强 湖北理工学院 毕业设计 11 2 机械手的设计方案 2 1 工作原理 通过电机 1 带动蜗杆传动 然后然后蜗杆带动机械手的旋转运动 再由另一 个电机 2 带动蜗杆转动让手臂做垂直运动 再由另一个电机 3 通过导杆控制钳爪 的左右运动 再由另一个电机 4 控制钳爪的闭合 典型的摇臂式自动取料机械手 其运动由 X Y 两个相互垂直方向的直线运动与 一个摆动运动组合而成摇臂式自动取料机械手一般为小型机械手 这种机械 手的运动过程如下 1 当执行下降取料命令后 机械手抓取装置沿 Z 轴方向垂 直下降 抓取动作可以通过吸盘 气动手指和杠杆机构等完成 2 抓取工件的 机械手沿 Z 轴反方向运行到原点 3 机械手绕 Z 轴旋转一定角度为下一次运 动做准备 4 机械手沿 X 轴方向将镀件运行到释放点上方 再通过 Z 轴的下降 运动将镀件释放到指定地点 5 机械手沿上述轨迹反方向运动到原点 开始下 一个循环 根据控制要求 旋转运动和 X 轴方向的直线运动可以同时进行 此次机械手的工作流程如图 1 图图 1 1 湖北理工学院 毕业设计 12 同时这次机械手的工作原理图 电机 1 带动蜗杆转动 进而带动齿轮转动 从而带动手臂的旋转 电机 2 带动齿轮转动 进而带动手臂的上下运动 电机 3 带动钳爪的左右移动 电机 4 控制钳爪的闭合 2 1 主要机构构件的介绍 1 1 齿轮轴以及齿轮齿轮轴以及齿轮 如图所示慧鱼模型中常见的几种齿轮 2 2 蜗杆 涡轮蜗杆 涡轮 湖北理工学院 毕业设计 13 很多外啮合的齿轮在慧鱼模型中可以当着涡轮来使用 3 3 六面拼接体六面拼接体 通过小方块和六面体相连接 同时在慧鱼模型中还有很多不规则的契型体 分 别为 7 5 度 15 度 30 度 60 度 4 4 连杆和导轨连杆和导轨 很多型号不同的金属杆在慧鱼模型 中用作连杆和导轨 5 5 齿轮箱 万向节齿轮箱 万向节 万向节和塑料传动轴配合以传递扭矩 齿轮箱和电机相连用于减速 湖北理工学院 毕业设计 14 2 2 ROBOPro 的介绍 接口板测试接口板测试 数字量输入数字量输入 I1I1 I8 I8 I1 I8 是接口板的数字量输入 这里可以接各种传感器 数字量输入只有两种状 态 0 和 1 或者 Y 和 N 开关 迷你按键开关 光电传感器或者干簧管 磁性传感 可以作为数字量输入来连接 你可以将一个迷你传感器 货号 37783 接到接口板上 比如 I1 来检查这些端 口的功能 用开关上的触点 1 和 3 一按下开关 I1 的的显示接出现一个检查 标志 如果你连了开关的另一种方式 触点 1 和 2 当你按下开关的时候检查 标志就消失了 马达输出马达输出 M1M1 M4M4 M1 M4 是接口板的输出 这里可以连接所谓的执行器 可以是马达 电磁铁或 者灯 这四路马达输出可以改变方向和 8 级调速 速度可以用滑块控制 旁边也 有数字作为速度显示 如果你要测试输出 可以将一个马达接到输出端 比如 M1 灯输出灯输出 O1O1 O8O8 每个马达输出也可以用作一对单个的输出 这些输出不仅可以用作灯的控制 也 可以用作单向马达的控制 比如传送带马达 如果你要测试其中一个输出 可以 将一个灯接到输出 比如 O1 可以将灯的另一个接到接口板的接地插孔 模拟量输入模拟量输入 AXAX AYAY 湖北理工学院 毕业设计 15 模拟量输入 AX 和 AY 测量所连接传感器的阻抗 这里可以连接用来测温的 NTC 电阻 电位计 光敏电阻或者光敏晶体管 模拟量输入模拟量输入 A1A1 A2A2 这两个可以测量 0 10V 电压输入 距离传感器距离传感器 D1D1 D2D2 只有特殊的距离传感器可以接到距离传感器输入端 D1 和 D2 数字信号和模拟信 号对 D1 和 D2 都有效 扩展板扩展板 EM1EM1 EM3EM3 这里可以连接扩展接口板 ROBO 接口板最多可以接三块货号为 93294 的 I O 扩展 板 但智能接口板最多只能接 一块货号为 16554 的扩展板 可以用点击窗口上 部标签的方法在不同的扩展接口板之间切换 2 3 如何编程 1 1 新程序的创建 新程序的创建 在软件的工具栏中我们可以找到 NEW 这个选项 点击它即可 如图所示 2 2 程序的开始程序的开始 程序流程都是由 开始 模块来开头 当一个程序由多个流程组成时 湖北理工学院 毕业设计 16 那么每个流程都要从 开始模块开始 3 3 程序的结束程序的结束 用于程序的结束 但一个程序也可能无限循环 4 4 数质量的判断数质量的判断 在模块上点击鼠标右键即弹出如图所示的属性窗口 在这个串口可以对模块进行 定义 通过数质量输入这个栏目选择要查询的接口板输入 通过接口板或则扩展板这个栏目来选择当前程序是由接口板还是扩展板来控制 通过类型一栏来选择连接到输入端的传感器图示 微动开关是常用的数字量输入 形式 但是也经常用光电传感器和干弹簧 通过 I O 分支交换栏来实现两端口位置的互换 5 5 模拟量的判断模拟量的判断 通过模拟量输入一栏来查询接口板的输入 所有模拟量都返回输入一个 0 1023 的 值 湖北理工学院 毕业设计 17 通过条件一栏可以选择一个比较算式 比如小于大于并输入比较值 比较值应该 在 0 1023 之间 6 6 延时延时 用延时模块可以使流程执行延时一个你所设定的持续时间可以延时 1 毫秒到 500 毫秒 延时越长 精度越低 7 7 马达输出马达输出 湖北理工学院 毕业设计 18 用该模板可以改变接口板两端的输出 M1 到 M4 中的一个状态 接口板的输出可以 是马达 灯泡或者电磁铁 8 8 输入等待输入等待 等待直到接口板的输入变为特定状态 或其状态由某个特定方式改变 通过等待一栏来选择信号的类型或者等待信号的状态 通过类型一栏来选择连接到输入端的传感器图示 微动开关是最常用的数字量输 入形式 但也经常用光电传感器和干弹簧 9 9 脉冲计数器 脉冲计数器 许多慧鱼模型都用到了脉冲齿轮 这些齿轮没转一圈碰触传感器四次 使用这些 脉冲齿轮可以使马达运行精确定义的函数 而不是一段定义的时间 由脉冲计数器模板来等待一个用户自定义的脉冲数 通过脉冲类型一栏所需要计数的脉冲类型 如选择 0 1 模块一直等待输入的状 态从打开变为闭合 跳变的次数可以在脉冲数量中定义 湖北理工学院 毕业设计 19 10 10 循环计数循环计数 用该模板可以方便的让程序的某一部分执行多次 循环计数有一个内置的计数器 如果循环计数从 1 进入 则计数器则置为 1 如果计数器从 1 开始 那么根据计 数器的值是否大于你预定的值 循环计数来选择 Y 或则 N 出口 湖北理工学院 毕业设计 20 2 2程序设计程序设计 按照此次设计的慧鱼模型工业机械手的作业要求 要求该机械手能够通过旋 转还有垂直和左右运动来夹取塑料瓶 本来要求通过 ROBOPro 语言来控制的 先采取 PLC 语言来编写程序来控制机械手的运动轨迹夹取塑料瓶 0 LD M8002 1SET S1 2STL S1 3LD X016 4SET S10 5STL S10 6RST Y001 7RST Y000 8OUT Y002 9LD X002 10SET S11 11STL S11 12RST Y003 13OUT Y004 14LD X004 15SET S12 16STL S12 17 SET M8043 18RST S12 19OUT S12 20RET 21LD X002 22AND X004 23ANI Y001 24OUT Y005 25LDI X006 26CJ P0 27LD X000 28ANI X005 29OUT M0 30LD M0 31AND X010 32SET Y001 湖北理工学院 毕业设计 21 33LD M0 34AND X010 35RST Y001 36LD M0 37AND X012 38ANI X002 39ANI Y000 40OUT Y002 41LD M0 42AND X013 43ANI X001 44ANI Y002 45OUT Y000 46LD M0 47AND X014 48AND X002 49ANI X004 50ANI Y003 51OUT Y004 52LD M0 53AND X015 54AND X002 55ANI X003 56ANI Y004 57AND X003 58ANI X004 59ANI Y005 60AND X004 61ANI X005 62ANI Y006 63AND X005 64ANI X006 65ANI Y007 66AND X006 67ANI X007 68ANI Y008 69AND X007 70ANI X008 71ANI Y009 72AND X008 73ANI X009 74ANI Y010 湖北理工学院 毕业设计 22 75AND X009 76ANI X010 77ANI Y011 78AND X010 79ANI X011 80LD X002 81SET S23 82STL S23 83OUT Y003 84LD X003 85ANI X017 86SET S24 87STL S24 88OUT Y000 89LD X001 90SET S25 91STL S25 92RST Y001 93 OUT T1 K10 94LD T1 95SET S26 96STL S26 97OUT Y002 98LD X002 99SET S27 100STL S27 101OUT Y004 102LD X004 103OUT S2 104RET 105P1 106END 通过这个程序来控制机械手来完成旋转 垂直 以及左右的运动来夹取塑料瓶 湖北理工学院 毕业设计 23 3组装过程 根据机械手的设计要求 要他完成旋转垂直 以及左右运动然后夹取塑 料瓶 我们考虑用四个电机带动它完成这一些列的运动 一个电机带动蜗杆 旋转 然后通过蜗杆带动与他垂直的涡轮的旋转 从而带动机座的旋转 从 而带动机械手的旋转 一个电机带动带动齿轮旋转 通过丝杆的导向作用 让其在丝杆上上下移动 也就是完成了它的垂直运动 再由另一个电机带动 齿轮的旋转 也是通过导向装置丝杆的作用使其沿着丝杆做左右移动 最后 一个电机也是通过丝杆的那个从而控制钳爪的张开与闭合 首先我是通过拼装机械手的前爪部分 通过六面体 以及万向节还有马 达 蜗杆以及楔形体等来完成机械手的拼装 过程如图 湖北理工学院 毕业设计 24 完成了钳爪的组装 下面开始考虑要完成旋转 垂直 左右运动三个自由度的条 件 首先是机座旋转的组装 通过涡轮蜗杆的配合 如图所示 垂直运动通过四轮还有丝杆的导向作用来完成 如图所示 左右运动也是通过齿轮还有丝杆的配合来完成的 如图所示 湖北理工学院 毕业设计 25 通过一系列的拼接最后的主体就完成了 如图所示 湖北理工学院 毕业设计 26 6 结论 1 机械手为通用机械手 它的适用面广 选用圆柱座标和三自由度 机械手 的各执行机构 包括 手部 手腕 手臂等部 手部可更换 既可以用夹持式手指 来抓取棒料工件 又可以用气流负压式吸盘来吸取板料工件 2 越复杂的运动 我们所需的自由度越多 本次是垂直 直线以及旋转三个 自由度 进而完成设计要求 3 导向装置在此次的装配过程中我们采用丝杆与齿轮的配合 从而控制其 按固定的方向运动 4 手臂在设计初 要通过分析计算手臂载荷以及所需要的强度 不然可能产 生弯曲或者扭转变形 这样会影响其定位的准确性还有在运动传递过程中的平稳 性 5 涡轮与蜗杆的配合 可以改变力矩的传递方向 在今后的设计过程中 再 考虑到方向转变的时候 我们要充分考虑到蜗杆与