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山西工程技术学院毕业设计说明书毕业生姓名：张强专业：机械电子工程学号：180533005指导教师：原艳红所属系（部）：机械电子工程系二二年五月四自由度机械手臂的结构及控制系统设计摘 要随着工业快速发展，机械手在机械加工制造、装配及包装等自动生产线上得到普遍应用。机械手是一种能模仿实现人手部分功能，并能按编写程序进行搬运物料或抓取工件、操作工具等的装置；其对推动工业自动化生产发展起着重要作用。本设计的机械手主要用于配合机床床上下料、搬运等用途；其采用液压驱动、PLC控制、圆柱坐标结构,具有四个自由度，其可分别实现抓取传送带的物料及手腕旋转、手臂旋转、手臂升降及伸缩等功能。本机械手涉及到机械手结构设计、机械手动作的PLC控制设计。结构部分：手爪选用滑槽杠杆驱动机构的二指回转型;手腕及手臂选用回转缸驱动实现回转功能；手臂伸缩和机身升降是通过采用导向杆导向及花键轴导向，确保机械手运动精度；将回转缸置于机身立柱的升降缸上，使结构更紧凑。控制部分：根据机械手的用途，通过编写特定的PLC梯形图程序，实现机械手自动、手动及单周期运转的功能。本文的设计重点是机械手各个部分液压缸结构尺寸的计算，确定其主要的技术参数；根据本机械手用途，设计特定的PLC梯形图，实现机械手自动、手动及单周期运转功能。并绘制零件设计图、CAD装配图、液压原理图、PLC相关程序。关键词：机械手；液压驱动；结构设计；PLC控制设计Structure and Control System Design of Four-DOF ArmAbstractWith the rapid industrial development, manipulator in machinery manufacturing, assembly and packaging such as the widely used on the automatic production line. Manipulator is a kind of can imitate people part functions, and can according to written procedure for handling materials or grab workpiece, operating tools of device; It play an important role to promote the development of industrial automation production. The design of the manipulator is mainly used in matching machine tool bed up-down material, handling purposes; The PLC control, hydraulic drive, cylindrical coordinates structure, has four degrees of freedom, the materials can be realized respectively the scraping of the conveyor belt and wrist rotation, rotating, lifting and telescopic arm, and other functions. This involves the manipulator structure design, mechanical movement of manipulator PLC control design. Structural parts: hand claw choose chute lever is held back to drive mechanism transformation; Wrist and arm choose rotary cylinder driven rotary functions; Arm scaling and fuselage lift is by means of guide bar and spline shaft guidance, to ensure that the manipulator movement accuracy; Puts the rotary cylinder fuselage pillar lift cylinder, make the structure more compact. Control part: according to the purpose of the manipulator, by writing specific ladder diagram procedure of PLC, realize the manipulator automatic, manual and the function of the single cycle operation. This article focuses on the design of the manipulator parts hydraulic cylinder structure size calculation, determine the main technical parameters; Specific purposes, according to the manipulator design of PLC ladder diagram, realize the manipulator automatic, manual and single cycle operation function. And draw parts design, CAD assembly, hydraulic principle diagram, three-dimensional modeling, simulation and PLC programs.Key words: manipulator; Hydraulic drive; Structure design; PLC control designii目 录摘 要iAbstract.ii1 绪论11.1 机械手的概述11.2 机械手的历史背景及其现状11.3 机械手的运用及发展趋势21.3.1机械手运用意义21.3.2 PLC在机械手中的应用21.3.3机械手的发展趋势21.4 机械手的工作原理31.5 本机械手的组成31.5.1控制系统31.5.2驱动系统31.5.3执行系统41.5.4位置检测装置41.6 本设计目的及研究内容41.6.1本设计目的41.6.2本设计主要研究内容52 四自由度机械手臂的结构及控制系统总方案设计62.1 设计技术要求62.2 机械手的运动分析62.3 方案拟定62.3.1执行机构方案72.3.2驱动机构方案72.3.3控制方案83 手部设计及计算校核93.1 机械手部设计要求93.2 手部设计方案制定93.3 手部的设计及计算校核103.3.1 驱动力及夹紧力的计算103.3.2 确定液压缸直径D设计尺寸()p113.4 机械手手爪夹持精度分析及计算123.4.1手爪夹持精度分析123.4.2手爪夹持精度计算124 手腕设计及其计算校核144.1 手腕设计要求144.2 手腕设计方案的制定144.3 腕部转动所需动力矩计算144.3.1驱动力矩计算144.4 确定腕部液压缸直径D设计尺寸154.5端盖连接方式强度计算154.6 动片与输出轴连接螺钉计算175 手臂设计及计算校核185.1 机械手手臂的设计要求185.2 手臂设计方案的制定185.3 手臂设计及计算校核185.3.1手臂驱动力的计算185.4 手臂液压缸的工作压力及结构设计205.4.1确定液压缸工作压力205.4.2确定液压缸的尺寸205.4.3活塞杆的计算及校核215.4.4计算液压缸缸筒长度225.4.5端盖连接方式强度计算236 机身设计及其计算校核246.1 机手机身的设计要求246.2 机身的设计方案制定246.3 机身的设计及计算校核25(1)总重量的估算：25(2)计算中心与回转轴线之间的距离：25(3)摩擦力的计算：26(4)惯性力的计算：26(5)密封装置的摩擦阻力计算:266.4 升降液压缸的工作压力及结构设计266.4.1液压缸工作压力的确定266.4.2液压缸尺寸的确定266.4.3液压缸外径的确定266.4.4活塞杆的计算校核276.4.5 液压缸缸筒长度的确定276.4.6缸盖螺钉的计算276.5 升降不自锁条件分析计算276.6 回转机构的工作压力及计算276.7 回转缸尺寸的确定296.7.1回转缸油腔内径计算296.7.2回转液压缸缸盖螺钉尺寸的确定296.8 动片与输出轴之间的连接螺钉的计算297 机械手液压系统317.1 机械手液压系统原理图设计317.2液压元件明细表328 机械手动作PLC控制设计338.1 可编程控制器（PLC）介绍338.1.1 PLC的概述338.1.2 PLC的工作原理及基本结构338.1.3机械手PLC型号选择338.2 机械手动作原理及说明348.3 机械手运动动作控制要求348.4 机械手PLC控制接线图及主电路图设计358.5 机械手操作控制面板设计358.6 机械手控制程序设计及说明368.6.1传送带控制程序设计368.6.2传送带的控制及物料检测梯形图说明388.6.3机械手手动控制的控制梯形图388.6.4机械手手动控制梯形图说明398.6.5机械手工作状态转移图及输出梯形图408.6.6机械手工作状态转移图和输入梯形图说明418.7 机械手总控制梯形图（如附录1示意）438.8 机械手总控制指令表（如附录2示意）43结论44参考文献45附录47附录1(机械手的总控制梯形图)47附录2(指令表)51外文文献53中文翻译67致谢73山西工程技术学院毕业设计说明书1 绪论在工业生产线中，机械手应用广泛。它是工作生产中抓取与装配等柔性系统中的一个重要组成部分。其基本功能是在指定位置抓取工件并将运送到别的位置进行装配或加工。机械手代替了人繁重的劳动，提高了产品质量及生产率，并且操作精度高。1.1 机械手的概述机械手是指能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置1 。机械手是出现最早的工业机器人分支之一，而工业机器人是指具机械自动化和智能化生产装备。机械手动作具有类似于人类及其他生物体的机体功能，更具有适应性和智能性的特点；可通过编程完成动作和单一及更复杂的多种工作，有一定通用性及灵活性的特点。机械手在实际生产中，它不但将人从繁重单一的劳动中解放出来，同时提高了劳动生产率，提高了经济效率,而且改善了劳动环境，能在有害的环境下保护人身安全；同时实现了生产的机械化和自动化。因此，世界各国都普遍重视其研制和生产、应用等；故其得到迅猛的发展。机械手种类繁多.，机械手按照驱动方式.大致可分为液压式.、电动式、气动式和机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手；按运动轨迹控制方式可分为连续轨迹控制机械手和点位控制机械手等3。机械手发展前景及应用的广泛，带来极大效益；机械手的开发研制运用都对我国工业的机械化和自动化水平的提高等都有极大影响。因此，我们必须重视和加大投入，积极有效的开发研制机械手，使我国的自动化更进一步的发展。1.2 机械手的历史背景及其现状工业机械手迅猛发展是在第二次世界大战期间，其中最早应用于美国国家实验室，其研制出一种主从型控制系统的遥控机械操作手。1958年，美国联合控制公司研究出一种示教型机械手，之后在此基础上，研制出一种更先进的控制系统；仿照坦克炮塔，臂可回转、伸缩、俯仰，并用液压驱动的机械手，对往后的机械手的发展有深远影响。1962年，美国机械铸造公司研制出一种灵活搬运，具有点位与轨迹控制功能的并称为Veratran的机械手。从上世纪60年代后期，喷漆、弧焊的工业机器人陆续运用于生产中。联邦德国机械制造业于1970年着手机械手的应用，其主要是用于起重运输、焊接运用及设备的上下料等用途。日本是工业机器人发展最快，应用最多的国家之一，其从美国引进最典型的两类机械手后，经过大力发展扶植机械手的研制及其产业，使其工业机械手得以普遍应用。国外的大多数发达国家都有专门专业的机械手研究部门，并与企业合作，故具有发展水平高、应用范围广、专业化程度高、产品生产系列化等特点，此外国际学术交流会、研讨会等大大促进了机械手的发展。我国工业机械手研究开发起步较晚，较之欧美较晚30多年。但我国仍很重视，于1972年在上海研制成第一台机械手，此后全国各省均研制开发应用机械手。可喜的是，第七个五年计划，政府加大工业机器人的投入，在众多的科学假的努力下研制出一系列的机器人，可用于点焊、装卸载等用途。我国机械手领域也有着一定的发展前途。1.3 机械手的运用及发展趋势1.3.1机械手运用意义（1）提高生产过程自动化程度（2）改善劳动环境及条件（3）减轻人力便于有节奏的生产,提高劳动生产率，增加经济效益1.3.2 PLC在机械手中的应用可编程控制器PLC是一种从20世纪60年代末时，新发展起来的新型电气控制装置。其用途是以微处理器为核心，把计算机、自动控制及通信等技术整合一起，并将其结构简单，易于编程，性能可靠等优点极大的运用在工业控制领域上，被广泛应用于机械机器和柔性制造自动化生产线上。PLC通过控制相应的电磁阀来驱动液压或气动等执行元件，来完成机械手按工作目的所要求的各个动作。这种控制系统能很好的嵌入各类的机械机器及工业生产线上去，能够实现物料在固定位置的搬运及工件的卸载，实现了生产过程中的自动化。1.3.3机械手的发展趋势随着自动化和机械化的发展，机械手发展趋势主要体现在：（1）重复高精度。重复精度是指动作重复多次，机械手能到达同位置的精准程度。对于某些机械手来说，重复精度甚于精度。（2）模块化。模块化拼装气动机械手比组合导向驱动装置的更具备有灵活的安装体系。它集成电接口、带电缆及器官的导向系统装置，可使机械手更具灵活性。（3）机电一体化。发展智能机械手是机械手发展的重要方向之一。机电一体化的核心思想于发展电子技术相结合的自适应控制气动元件，使气动技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制”，大大提高了系统的可靠性。1.4 机械手的工作原理机械手是一种生产设备，其主要的功能是为作业提供所需要的动力，其工作原理是通过控制系统PLC，在编写的特定的程序控制驱动系统；同时在液压传动下驱动各个执行机构，并在位置检测装置的实时的位置监测反馈给控制系统，使机构位置得到相应的调整，进而保证位置精度，从而完成机构相应的部位动作,达到机械手工作的要求。机械手的工作原理如图1-1所示：1.5 本机械手的组成 本机械手主要由控制系统、驱动系统及执行系统、位置检测装置等组成。图1-1 机械手工作原理图1.5.1控制系统机械手的自由度、工作空间、工作顺序、工作速度、工作载荷都属于控制系统所要考虑的要素。其通过PLC对驱动系统的控制，从而使执行机构能按相对规定位置；当发生错误警报信号时，由位置检测系统反馈，从而实现精确控制。1.5.2驱动系统驱动系统就是为执行系统的机构提供所需的动力，使机械手能在控制系统下完成特定的位置动作。1.5.3执行系统执行系统是工业机器人在控制系统及驱动系统共同作用下，在特定位置要求下完成抓取物料，实现各个运动动作，其包括液压手爪松紧、手腕旋转、手臂升降、手臂伸缩及底座的旋转等。1.5.4位置检测装置位置检测装置是指控制执行机构运动到达的位置，并随时将部件实际位置信息反馈给控制系统;方便与预设位置进行比较及调正，从而达到特定位置精度要求的一种设定位置的装置。1.6 本设计目的及研究内容1.6.1本设计目的 将机械手、柔性制造单元及柔性制造系统有效结合，从而改变机械制造手工操作的现状，使生产更自动化及机械化，提高生产率。运用PLC控制，液压驱动及使用相应的电气、液压器件，来实现工件物料自动、手动及单周期运转的机床上下料、搬运的柔性生产功能。如图1-2所示： 图1-2 机械手动作控制及功能简要示意图1.6.2本设计主要研究内容 本设计的题目是四自由度机械手结构设计及其PLC控制，主要研究四自由度的结构设计，关于各个机构的相关计算校核，论证可行性及制定解决方案，制定总的设计方案；在此基础上设计相关PLC的控制、编写控制梯形图、机械手总控制指令表等，达到物料在传送带上运送，并在机械手各个动作进行机床上下料，能自动、手动及单周期连续控制整个工作流程的效果。2 四自由度机械手臂的结构及控制系统总方案设计2.1 设计技术要求主要用途：自动生线中机床的上下料及搬运。主要参数：生产纲领：100000件（为两班制生产）；具有四个自由度；手臂能旋转180；手臂能升降450mm,速度小于或等于70mm/s；手臂伸缩450mm，速度小于或等于300mm/s；手腕旋转 360；运动速度预设：生产率达生产纲领的要求；定位方式：设定起止位置；定位精度：0.3mm；驱动方式：液压驱动；控制方式：PLC；手指握力：400N；手指夹持范围：圆棒料，30kg、直径范围65-100mm。2.2 机械手的运动分析 根据本设计要求，其主要是在PLC控制下，在编写程序后，物料在传送带运输下，并被机械手运送。其主要动作顺序为：机械位于立柱下限位，手臂后限位等待传送带运送物料，触发光电开关使机械手开始动作:手爪夹紧手腕旋转90手臂上升手臂中止手臂前伸手腕旋转180手爪松开手臂收缩手臂前伸手爪夹紧手臂收缩手腕旋转270手臂右转手臂下降手爪松开手腕旋转0手臂左转至原始位置。运动简图如图2-1所示：图2-1 机械手运动简图2.3 方案拟定2.3.1执行机构方案根据设计要求，其为四自由度、位置相对固定,需实现手臂升降、手臂伸缩、手臂旋转、手腕旋转、手爪夹持等动作。故机械手采用固定的坐标式形式，而坐标式机器人形式有：直角坐标型、圆柱坐标型、极坐标型、多关节型（如图所示）。而圆柱坐标型在工业领域中运用最多，其较之结构简单、工作范围大、直观性好、所需空间小，综和考虑，选择圆柱坐标型合适本设计要求。(1)机械手部： 手部是指自接与工件接触、安装在机械手末端的机构。手部用途是用于抓取物料，其结构主要有夹持型、吸附型及托持型等。传力机构通过手指产生的夹紧力来完成放夹工件的动作，常用的传力机构有：连杆杠杆式、滑槽杠杆式、楔块杠杆式、内撑连杆式、右丝杆螺母式、齿轮齿条平行连杆式、重力式和弹簧式。而手部的手指形式多样，但结构简单以二指类型的居多。手指通用的运动形式有回转型和平移型，而回转型较结构简单,其应用最普遍。(2)机械手腕: 手腕是指与手部联接及支承部分。手腕用途是调节手部相对空间方位,以拓展机械手动作范围，使机械手灵活动作、更具适应性。手腕有独立自由度，例如：回转、上下摆动、左右运动。而应用最广的是回转液压缸，其结构简单紧凑、灵活回转角小。(3)机械手臂: 手臂部件是支承腕部及手部重要握持部分，其作用是带动腕部及手部做相对空间运动。手臂各种运动通常用驱动机构和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中竟受腕部、手部和工件的静、动载荷，而且自身运动较多，受力复杂。（4）机械手机身: 机身是指为机械手提供动力源及安装支承的支架，其是机械手的基础，用途是起到支承及连接、协调各个部件安装位置的作用。2.3.2驱动机构方案驱动机构是机械手重要的组成部分之一，根据动力提供的不同大概可以分为气动、液压、电动及机械传动。液压驱动通常由油马达、伺服阀、油箱油泵等组成。它利用摆动油缸、油马达与齿轮齿条或链轮链条等实现回转运动，利用油缸和齿轮齿条实现直线运动根据设计参数的特点，机械手设计选用液压驱动的方式，其特点是结构简单，易于维修、速度反应快、控制简单、传递力矩大、控制精度高等。2.3.3控制方案机械控制有顺序控制、示教方式、示教盒示教、脱机编程或预编程等。结合本设计的要求，本设计的控制采用顺序控制，即编写特定的PLC梯形图，通过PLC控制液压相关的器件并结合限位开关，达到位置的控制，从而实现机械手的运动动作。3 手部设计及计算校核3.1 机械手部设计要求 (1)具有一定的夹紧力与驱动力，在保证一定夹紧力基础上，不同机构可以有不同的驱动力。 (2)手爪上的手指应具备有一定的夹持范围及开闭角度，以便于抓取物料。 (3)有一定的定位方式，以便于保证手指夹持精度，更好实现工作要求。 (4)手部应在考虑强度及刚度要求下,尽量达到结构简单紧凑、体积小、重量轻设计优化的效果，以减少手部负荷。(5)手部应具备机械接口的标准化程度，便于标准化实现，便于安装与维修，且利于PLC的控制。3.2 手部设计方案制定根据设计参数及其工作用途，可知其实现夹持物料在机床上下料，并结合皮带运输，达到物料从运输到机床上下料及机床加工，到传送带运送已加工工件的自动生产线。故搬运手部结构是用来抓取及搬运物料的夹持装置。通过综合考虑，本机械手选择采用二指双支点回转类型的、滑槽杠杆式、常开式夹紧装置。如图3-1所示： 图3-1 手爪结构示意图 1-手指 2-销轴 3-活塞杆3.3 手部的设计及计算校核3.3.1 驱动力及夹紧力的计算 图3-2 滑槽杠杆手部结构受力图(1)手部机构受力分析（如图3-2）：在推杆作用下，销轴有向上拉力F,其通过销轴中心O处，两指滑槽对销轴反作用力F1和F2方向垂直于滑槽中心线OO1和OO2并指向O点，交F1和F2延长于A与B处。由 得F1=F2 得 F1=F1由Mol(F)=0得F1=NFh 分析可知,驱动力一定时，角增大，则握力增大，故导致拉杆行程过大，手部设计尺寸增大，故=3045最好。(2)驱动力计算公式： （3-1） 式中：F驱动力；a 手指的回转支点与对称中心距离；b 手指所夹持的有效长度；FN手指的夹持力。由设计参数可知，手指握力为400N，则设a=50mm,b=100mm,代入公式计算得:(3)夹紧力计算： 手指对工件夹紧力如公式计算： （3-2）式中 VMax运载机械手响应时间为0.5s，=1.6,=60mm/s,则夹紧力计算得： =1+ =0.5 (4)实际所需驱动力，取 3.3.2 确定液压缸直径D设计尺寸()p （3-2）根据液压缸标准参数，取活塞杆直径d=0.5D，液压缸油压工作压力取39.2MPa,则:根据液压缸内径系列表参数，取液压缸内径为D=32mm,根据机械手装配关系，其外径取50mm。3.4 机械手手爪夹持精度分析及计算3.4.1手爪夹持精度分析 机械手精度设计需符合设计要求，使工件准确定位，抓取精度合适，重复定位精度高及运动稳定性好，能符合抓取范围。能精确抓取物料，这取决于臂部与腕部的部件间运动情况，而本设计的机械手用途属于运用在中小型多品种物料夹持。故需对机械手进行夹持误差分析。如图3-2： 机械手的夹持范围为：65-100，且夹持误差为：， 而：手指长度为L=100mm,V型夹角为2=。3.4.2手爪夹持精度计算偏转角：平均理论半径的计算：因为 （3-3） （3-4）所以，故夹持误差满足设计要求。4 手腕设计及其计算校核4.1 手腕设计要求 （1）结构简单紧凑、重量轻；腕部结构、重量及动力载荷都对臂部结构、运转性能都有着影响。 （2）结构力学考虑、合理布局。在保证腕部强度及刚度基础上，保证连接支承作用。 （3）需考虑工作条件。良好工作条件，能保证手腕材料特性，保证机械手正常运转。4.2 手腕设计方案的制定根据本设计要求，本机械手腕部存在一个回转自由度；腕部结构有四种形式： 1、回转缸驱动腕部结构，2、齿条活塞驱动腕部结构，3、机-液结合的部结构，4、齿条活塞式结构。而本设计要求有一个回转自由度，综合考虑得，选择第一种形式，其优点是能直接使用回转缸驱动实现腕部的回转运动，具有结构简单灵巧等特点。4.3 腕部转动所需动力矩计算4.3.1驱动力矩计算 （4-1）(1)为其转动产生的惯性力矩，为其转动加速度，为其转动过程的时为其转过的角度。 （4-2） 或 式中：; 。(2) 腕部转动时其与工件的偏重在轴线处产生偏重力矩，因手抓持在工件中间处，则e=0,得： （4-3） (3) 腕部转动轴在载轴处的摩擦阻力矩为，则： （4-4） (4)回转缸的动片与缸径、端盖及定片等在密封处产生的摩擦助力矩，则与物料的选择有关。假设圆型物料的直径取100mm,长度取500mm,重量为30Kg,则当手部夹持工件中间处时并回转时，其与手爪驱动及回转液压缸可等效为一个圆柱体，长h=150mm,半径为50mm,所受的重力G=200N，代入公式得： （4-5） （4-6）代入得： 所以 4.4 确定腕部液压缸直径D设计尺寸 表4-1 液压缸的内径系列（JB826-66)2025324050556365707580859095100105110125130140160180200250 表4-2 液压缸的外径系列（JB826-67)油缸内径405063809010011012514015016018020020号钢，P165060769510812113316814618019421924545号钢，P2050607695108121133168146180194219245 设定腕部的尺寸：根据表4-1可设缸体内壁所需的半径R=63mm,外经按中等的壁厚来选取，则选取76mm,动片宽度，输出轴。则回转缸的工作压力为：，故。 （4-6）4.5端盖连接方式强度计算根据液压缸盖与螺钉的工作压力关系，缸盖上螺钉的间距应小于100mm,则试选择螺钉数量为8个，根据D/4=49.45100，故满足设计的要求。则螺钉所要承受的总拉力为： （4-7） 图4-2 缸盖螺钉间距示意 表4-3 螺钉间距t与压力P之间的关系工作压力P（Mpa)螺钉的间距t(mm)0.51.5小于1501.52.5小于1202.55.0小于1205.510.0小于80 （4-8） 危险截面： （4-9） （4-10） 故： 选取螺钉为；则， （4-11） 螺钉直径为： 故选取公称直径14mm的螺钉。4.6 动片与输出轴连接螺钉计算 动片与输出轴间保证动片和输出轴形成紧密配合，且其连接为对称偶数的安装，并用两个定位销来定位。于是根据动片所受的力矩平衡条件可得：即 （4-12） 式中： ； （4-13） 或 代入数据得： 螺钉材料选取Q235.则 螺钉的直径m所以选取M15的开槽盘螺钉。5 手臂设计及计算校核5.1 机械手手臂的设计要求（1）臂部因伸缩过长，应保证其刚度及强度，承载能力、控制重量； （2）臂部运动速度要快速，且惯性冲击要相对的小； （3）减少臂部部件间的运动摩擦阻力，保证手臂结构简单紧凑； （4）设置导向支承装置，使手爪运动精准，传动及导向性精确。5.2 手臂设计方案的制定 本设计的手臂按工作要求，应要实现伸缩、回转及升降这三个运动，而回转及升降运动则由机身来实现。手臂伸缩机构常见的有：1、双导杆手臂伸缩机构；2、双层油缸空心结构；3、双活塞杆液压结构；4、活塞杆及齿轮齿条结构；5、双活塞伸缩油缸结构。根据设计要求，手臂需进行较大范围的伸缩，且其为直线运动。因此，选双活塞伸缩缸结构，其可实现双活塞运动，行程范围较大。其结构如图5-1所示： 图5-1 双活塞伸缩油缸结构示意图1.油缸体 2.活塞套 3.活塞杆5.3 手臂设计及计算校核5.3.1手臂驱动力的计算手臂部件中的液压缸做伸缩直线水平运动时，需克服运动中的摩擦、惯性等方面的阻力。具体情况是：当压力油输入到工作腔中，驱动手臂伸出，在克服伸出的惯性力下，同时手臂表面与密封装置及回油腔之间的摩擦力。受力情况如图5-2所示： 图5-2 手臂驱动受力分析示意图手臂液压缸活塞的驱动力计算如： （5-1）(1)摩擦力的计算： 由 （5-2） 式中： ； 当支撑杆选取铸铁，则导向杆为钢，摩擦系数取0.25，则=1.50.25=0.375。工件的总重量估计为1200N，L=656mm,a=160mm,代入公式得： (2)密封装置处的的计算： 本设计的密封圈采用O型，而当液压缸工作的压力小于10Mpa时，其总摩擦阻力近似： (5-3)(3)惯性力计算： （5-4） 式中：G总 Dn Dt0.010.5。 根据预定的机械手运动参数，可知臂部的运动速度220mm/s,即Dn=220mm/s,而Dt=0.2，G=1700N,则代入公式得： (4) 回转惯性阻力计算： 因为本机械手臂处涉及到直线伸缩运动，由于较小背压阻力，故其回转惯性可取： （5-5） 结合以上的计算得： 5.4 手臂液压缸的工作压力及结构设计5.4.1确定液压缸工作压力根据以上公式计算，确定了液压缸基本驱动力F驱=4429.73N，根据表5-1选取液压缸工作压力P=1MPa;表5-1 液压缸工作压力表作用在活塞上外力F（N)液压缸工作压力（Mpa)作用在活塞上外力F（N)液压缸工作压力（Mpa)小于50000.81.020000300002.04.05000100001.52.030000500004.05.010000200002.53.050000以上5.08.05.4.2确定液压缸的尺寸液压缸内径计算，如图5-3所示： 图5-3 有杆液压缸受力分析示意图液压缸直径计算公式： ( 5-6） ( 5-7）式中： 代入公式得： (5-8）根据表4-2可知，液压缸内径取D=80mm,液压缸外径按中等壁厚要求，其可取95mm。5.4.3活塞杆的计算及校核活塞杆尺寸需符合活塞运动及强度的要求，且对于杆长L大于直径d(15倍以上的），按拉、压的强度来计算： (5-9）设计中的活塞材料采用碳钢，且碳钢许用应力为=110则： (5-10)根据活塞杆直径系列表5-2可知，d=20mm,则活塞杆可满足强度的要求；如表5-2所示： 表5-2 活塞杆直径系列（GB/T2348-93)1012141618202225283032364045505663708090100110125140160180对活塞杆进行稳定性的校核，其稳定性条件为： （5-11） 式中：Pk临界力(N); nk安全系数，nk=24 按中长杆进行稳定性校核，临界力： (5-12)式中：F活塞杆截面面积； a，b常数，与材料性质有关，碳钢a=461,b=2.47 柔度系数，取70.代入数据，临界力为： 所以活塞杆满足稳定性的要求。5.4.4计算液压缸缸筒长度 液压缸缸筒长度计算： L=J+B+A+M+C (5-13)5.4.5端盖连接方式强度计算（1）缸体材料选取无缝钢，端盖多采用半环链，易于加工和装卸；但缺点是缸体开环会削弱强度。（2）缸盖螺钉的计算根据液压缸盖与螺钉的工作压力关系，缸盖上螺钉的间距应小于150mm,则选择螺钉数量为4个，根据D/4=62.8150，输出轴r=30mm,故满足设计的要求。则螺钉所要承受的总拉力为： ,故: 选取螺钉的材料为Q235；则， 螺钉直径为：故选取公称直径10mm的螺钉。6 机身设计及其计算校核 6.1 机手机身的设计要求(1)安装一个机身回转关节可保证机身精度及刚度；(2)应保证机身具有合适的安装基面，确保机械手工作稳定性；(3)机身与手臂的联结处要有可靠的定位基准面，确保各个部件关节的位置精度，且机身整体设计需符合安装及调整的要求。6.2 机身的设计方案制定根据设计参数可知，机身设计与手臂设计关联性，确定选用活塞油缸结构能使机械手完成直线运动。而手臂升降运动则由安装于机身上的花键轴套导向升降结构来实现。它的特点是具有刚度大、活塞杆的直径大及传动平稳。当升降缸上下运动时，上下两腔通液压油，同时活塞杆做升降运动，而花键轴套与花键轴进行导向作用。 实现手臂回转运动的机构繁多，常用的有：齿轮传动机构、连杆机构、链轮式传动机构、叶片式回转缸等。本设计取叶片回转缸使手臂回转运动，而回转缸位于升降缸上，则靠手臂部件与回转缸上端盖连接，回转缸动片则与缸体连接，由缸体带动手臂实现回转运动。具体结构如图6-1所示： 图6-1 回转缸置于升降缸的机身立柱结构示意图6.3 机身的设计及计算校核如图所示，可知臂上升运动是靠油压作用于活塞上的推力来实现的，其不要克服臂伸缩工作状态下的四种阻力，而且还要克服臂部及手部、腕部、物料等的重量，故升降时手臂计算为： (6-1)G总升降时，机械手及物料的总重量，而负号是用于手臂下降情况。其它公式符号同（5-1）。(1)总重量的估算： (2)计算中心与回转轴线之间的距离： 所以 (6-2)(3)摩擦力的计算： (6-3) 故(4)惯性力的计算： 而G总=1700N，由(5-4)公式：(5)密封装置的摩擦阻力计算:本设计采用的升降结构是O型密封圈，由已知液压缸工作压力小于10MPa,因此： (6-4)(6)由于背压阻力很小，故可以忽略不计，。把各个参数代入公式：6.4 升降液压缸的工作压力及结构设计6.4.1液压缸工作压力的确定根据驱动力查表5-1可得液压工作压力可取P=1MPa.6.4.2液压缸尺寸的确定由液压缸的计算直径的公式，且已知驱动力，其工作压力是P=1MPa,则代入(3-2)公式可得直径为： 根据表4-1（JB826-66)，则可选标准液压内径系列，于是其取D=80mm。6.4.3液压缸外径的确定根据外径按中等壁厚的设计原则，据表4-2（JB1068-67）可知，其可取133mm. 6.4.4活塞杆的计算校核活塞杆尺寸设计要符合活塞运动和刚度及强度要求，其计算公式同上，则可计算得：活塞直径为36mm。6.4.5 液压缸缸筒长度的确定 其长度计算公式同上，已知J=500mm,C=60mm,D=80mm,则代入计算可得L=776mm。6.4.6缸盖螺钉的计算 螺钉受力的公式同上公式，且已知液压缸的工作压力P=1MPa,故可知螺钉的间距应小与150mm,取螺钉数为4个，又因为D=80mm,可由公式计算得： 螺钉的材料选取Q235， Z取4（t为螺钉的间据） 代入公式得;,所以公称直径可取6mm。6.5 升降不自锁条件分析计算手臂在总重量作用的情况下有向下倾斜趋势.但导套阻止手臂的这种趋势，故不自锁条件的要求是升降立柱能够在导套内自由下滑，需满足：h2r (6-5)式中：摩擦系数，一般钢对于铸铁的滑动摩擦系数取0.1，因考虑到其它摩擦副的作用，故=0.16。r偏重力臂即指手臂等部件的总重量重心到立柱轴线间的距离。 当r=0.685m，=0.16时，h0.2224m，故立柱导套须大于222.4mm。6.6 回转机构的工作压力及计算本设计采用回转液缸结构，手臂驱动时产生的力矩与手臂起动时产生的惯性力矩、及各个密封装置产生的摩擦阻力矩相平衡。假若轴承处的摩擦力矩忽略不计时，则驱动力矩的计算如下： （6-6）式中： 而计算： （6-7）式中： （6-8） （6-9）式中：回转的部件可等效为一个直径为100mm,长度为1500mm的圆柱体，总重量为165Kg.设置旋转起动角度w=180，而起动角速度为Dw =0.314rad/s，启动时间设计为0.2s.代入公式得： 而为了计算简便，密封处摩擦阻力矩取： 由于回背阻力很小，故忽略不计，即： 所以 6.7 回转缸尺寸的确定6.7.1回转缸油腔内径计算 （6-10）式中： 初步设计按 动片宽度，可按设计回转缸动片宽b=60mm,工作压力取6MPa,d=50mm,则： 根据表可选取液压缸内径为90mm，其按壁厚的设计要求取中等壁厚，其外径取108mm。6.7.2回转液压缸缸盖螺钉尺寸的确定已知液压缸的工作压力为P=6MPa,故可知螺钉的间距需小于80mm,输出轴r=40mm可试选取螺钉数目为6个，则，危险截面面积： ，故：，所以螺钉取：开槽盘头M12螺钉。6.8 动片与输出轴之间的连接螺钉的计算动片与输出轴之间的连接应保证动片及输出轴形成紧密配合，且其连接为对称偶数安装，并用两个定位销来定位。于是根据（4-12）公式可得： 螺钉材料选取Q235.则 螺钉的直径mm螺钉的直径可选取d=20mm,则可取M20的开槽盘头螺钉。7 机械手液压系统7.1 机械手液压系统原理图设计 根据本设计的要求，本机械手具有四个自由度，液压驱动及PLC控制，其要实现手爪松紧、手腕旋转、手臂伸缩、手臂升降、手臂摆动等动作，故根据机械手动作要求和计算选取所要的液压缸，再对本机械手的液压系统进行分析，简要的设计本机械手的液压系统简图。如图7-1所示：图7-1 机械手液压系统原理简图7.2液压元件明细表表7-1 液压元件明细表序号元件名称1双联叶片泵2、3、22单向阀4、5、21先导式溢流阀6线隙式滤油器7、9、11、12三位四通电磁换向阀8、26二位二通电磁换向阀10二位三通电磁换向阀13、14、17、18、19、20单向节流阀15、16节流阀23压力继电器24液控单向阀25减压阀8 机械手动作PLC控制设计8.1 可编程控制器（PLC）介绍8.1.1 PLC的概述可编程控制器简称PLC，其是一种集成电路、.计算机技术基础上发展起来的.一种新型工业控制设备。其具有体积小、重量轻、控制功能强、配置灵活及可靠性强等优点。PLC实质上是一种工业控制计算机，它是专门为工业电气控制而设计的，设计思想源于常规继电器及开关控制电路。随着控制技术快速发展，PLC的数量及种类、规格多种多样。其中以西门子、欧姆龙及三菱、AB、GE更具代表性，其形式虽不同，但工作原理及使用方法基本相同。8.1.2 PLC的工作原理及基本结构运行PLC后，其工作过程.分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行及输出刷新三个阶段。完成上述三个.阶段称作一个扫描周期。在整.个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度.重复执行上述三个阶段。其基本结构如图8-1： 图8-1 PLC的基本结构 8.1.3机械手PLC型号选择 根据机械手动作及连接的开关控制、行程开关及液压阀等数量，其所需接口较多，再结合PLC程序设计要求，分析工艺过程特点、机械手控制要求，同时明确控制任务，整体估算了输入输出点数及所需的存储器容量。故选取S7-200 CPU226AC/DC型PLC，作为本设计PLC控制系统的型号。8.2 机械手动作原理及说明 在自动化生产线上，待加工物料首先由传送带1将其运送到光电开关处，检测到物料关电开关SQ1触发并将信息传递到机械手，机械手接受到信号反馈后开始动作控制。机械手进行手爪松开、夹紧物料、手腕旋转90、手臂上升、手臂中转、手臂前伸、手腕旋转至180、手爪松开放料、手臂收缩至限位开关处等待机床加工工件、待加工结束手臂前伸、手爪夹紧已加工物料、手臂收缩、手腕旋转至270、手臂右转、手臂下降、手爪松开将物料放置于传送带2上、手腕旋转至0、手臂左转到初始位置、光电开关SQ1触发将信息反馈至异步电动机驱动、在传送带1上，如有物料则正常运转，如果无物料，则等待10S，超过时间则传送带1、2将停止等运动动作控制。其中，机械手的运动是通过PLC控制电磁阀等，而电磁阀则控制液压传动系统实现的;并且运用限位开关和光电开关等检测机械手各个动作状态及物料位置。而传送带驱动则由三相鼠笼式异步电动机来实现，而电动机驱动和保护则采用电气控制方面的知识及PLC控制来解决。机械手初始状态是位于传送带1处，手爪松开、手臂下降、手臂收缩的状态、处于相对左边处（松开限位开关SQ3、下限位开关SQ5、后限位开关SQ10均受压，且左限位SQ6处于变压状态），当物料运送到光电开关处，其受到触发，传送带1,2停止运转，机械手则在相应的PLC控制程序作用下完成自动（连续或单周期）及手动的机床上下料和物料运输的整个系列动作，待加工完成，则将物料置于传送带2，同时光电开关触发，两传送带运转，与此同时，机械手左转至初始位置，等待下个周期工作。机械手动作控制原理，如简图1-2所示。8.3 机械手运动动作控制要求开始按下启动按钮时，传送带1、2同时启动运转。当物料在传送带1的运送下到达传送带前端及光电开关的位置时，光电开关SQ1检测到物料，进行信息传递和反馈，传送带1停止。手爪夹紧物料时，夹紧开关SQ3开始动作。手腕旋转时,旋转开关SQ11及PLC内部定时器动作计时0.2s达到旋转90。手臂上升，上升到上限位时会碰到上限位开关SQ4。机械手中转，中止到中限位时会碰到中止开关SQ7。手臂伸长，前伸到前限位时会碰到前限位开关SQ9。手腕旋转时，旋转开关SQ11及PLC内部定时器动作计时0.2s达到旋转180。手爪松开物料时，松开开关SQ2开始动作。手臂收缩，收缩到后限位时会碰到后限位开关SQ10。机械手等待机床加工，在PLC的程序控制下，机械手将在PLC内部计时器动作计时等待2min。手臂伸长，前伸到前限位时会碰到前限位开关SQ9。 手爪夹紧物料时，夹紧开关SQ3开始动作。手腕旋转时，旋转开关SQ11及PLC内部定时器动作计时0.2s达到旋转270。手臂收缩，收缩到后限位时会碰到后限位开关SQ10。机械手右转，右转到右限位时会碰到右限位开关SQ6。机械手下降，下降到下限位时会碰到下限位开关SQ5。手爪松开物料时，松开开关SQ2开始动作。手腕旋转时，旋转开关SQ11及PLC内部定时器动作计时0.2s达到旋转0。机械手左转，左转到左限位时会碰到左限位开关SQ8。机械手在初始位置时，在传送带1上，如有物料，则机械手将继续进行自动（连续或单周期）及手动执行上述动作控制，如果无物料，则等待10s，超过时间时，传送带1、2将停止运转。8.4 机械手PLC控制接线图及主电路图设计根据机械手的运动动作控制及输入输出控制要求,四自由度机械手可选用S7-200 CPU226AC/DC型PLC，如图8-2及图8-3所示。8.5 机械手操作控制面板设计机械手控制面板的设计，应遵循机械动作,同时保证输入、输出的对应，简洁明了，设置指示灯符合操作习惯,便于跟进机械手工作状态情况。电源开关QS及电源开关指示灯HL12和原位指示灯HL等采用带灯自锁按压式开关。控制方式操作选3档式选择开关,旋转打在中间位置的为单周期操作，旋转打在左边位置的为单手动操作，旋转打在右边位置的为连续操作。操作控制面板如图8-4所示。8.6 机械手控制程序设计及说明8.6.1传送带控制程序设计传送带的控制及物料检测，初始时，机械手位于下限位（I0.4=1）,右限位（I0.5=1）处，即位于初始位置。传送带控制及物料检测梯形图，如图8-5所示。图8-2 机械手PLC控制接线图 图8-3 主电路图 图8-4 传送带程序控制梯形图图8-5 机械手控制面板8.6.2传送带的控制及物料检测梯形图说明开始启动时，按下启动按钮I1.2,Q1.2和Q1.3同时得电发生自锁，传送带1、2同时启动，传送带1上的物料得已传送。同时，如图8-8初始状态步S0.0置位，并处于等待状态。当物料到达光电开关I0.O位置时，Q1.2线圈失电，传送带1停止。M0.0线圈得电，初始状态步的S0.0复位,S0.1置位，机械手开始进入工作状态。如果机械手在原始位置时，光电开关在10s内检测不出物料，则定时器T37开始动作，Q1.2和Q1.3同时断开，传送带1、2均停止，以避免长时间空转，提高效益。输入继电器I1.3主要用于电动机过载保护及紧急停止，当电动机中有一台过载时，热继电器发生动作，FR1或FR2常开接点动作接通I1.3,断开Q1.2和Q1.3，使传送带1、2停止，同时S0.1-S2.2均复位，机械手此时停止动作。8.6.3机械手手动控制的控制梯形图手动方式采用按扭点动控制，考虑到线圈彼此互锁及机械手的限位保护。手动控制梯形图及自动控制梯形图之间不能同时在PLC中被读取，此时可运用跳转指令 JMP-LBL 将两种梯形图很好的分开，并能达到预期达到效果，很好实现机械手动作控制。手动控制如图8-6所示。 图8-6 机械手手动控制梯形图 8.6.4机械手手动控制梯形图说明 手爪松开，对应输入接点I1.4接通，I0.1和Q0.1未通电未能动断，此时线路通路，Q0.0线圈得电，接点Q0.0得电自锁，同时与夹紧互锁。当手爪碰到夹紧开关SQ3,接通I0.2动断使线路断路，松开动作结束。 手爪夹紧，对应输入接点I1.5接通，I0.2和Q0.0未通电未能动断，此时线路通路，Q0.1线圈得电，接点Q0.1得电发生自锁，同时与夹紧互锁。当手爪碰到松开开关SQ2,接通I0.1动断使线路断路，夹紧动作结束。 手腕旋转时，当按下SB5按扭，对应输入接点I1.6接通,T38定时0.2秒，接点T38未到时间动断，此时通路，Q0.2线圈得电，接点Q0,2得电自锁。当T38定时完毕后，T38动断使线路断路，Q0.2线圈失电,手腕旋转停止。 手臂上升，对应输入接点I1.7接通，I0.3和Q0.4未通电未能动断，此时线路通路，Q0.3线圈得电，接点Q0.3得电发生自锁，同时与下降互锁。当上升碰到上限位SQ4,接通I0.3动断使线路断路，上升动作结束。 手臂下降，对应输入接点I2.0接通，I0.3和Q0.4未通电未能动断，此时线路通路，Q0.4线圈得电，接点Q0.4得电自锁，同时与上升互锁。当下降碰到下限位SQ5,接通I0.4动断使线路断路，下降动作结束。 手臂右转，对应输入接点I2.1接通，I0.5和Q0.6未通电未能动断，此时线路通路，Q0.5线圈得电，接点Q0.5得电自锁，同时与左转互锁。当中转碰到左限位SQ8,接通I0.7动断使线路断路，右转动作结束。 手臂中停，对应输入接点I2.2接通，I0.6和Q0.5未通电未能动断，此时线路通路，Q0.6线圈得电，接点Q0.6得电自锁，同时与右转互锁。当右转碰到中限位SQ7,接通I0.6动断使线路断路，中停动作结束。 手臂左转，对应输入接点I2.3接通，I0.3和Q0.4未通电未能动断，此时线路通路，Q0.4线圈得电，接点Q0.7得电发生自锁，同时与右转、中停互锁。当左转碰到右限位SQ6,接通I0.7动断使线路断路，左转动作结束。 手臂伸长，对应输入接点I2.4接通，I1.0和Q1.1未通电未能动断，此时线路通路，Q1.0线圈得电，接点Q1.0得电发生自锁，同时与收缩互锁。当伸长碰到前限位SQ9,接通I1.0动断使线路断路，收缩动作结束。 手臂收缩，对应输入接点I2.5接通，I1.1和Q1.0未通电未能动断，此时线路通路，Q1.1线圈得电，接点Q1.1得电发生自锁，同时与伸长互锁。当收缩碰到后限位SQ10,接通I1.1动断使线路断路，收缩动作结束。8.6.5机械手工作状态转移图及输出梯形图机械手开始启动时，位于原始位置，四自由度机械手输出梯形图（如图8-7示意）, 工作状态转移图(如图8-8示意)。 图8-7 机械手输出梯形图图8-7 机械手工作状态转移设计图8.6.6机械手工作状态转移图和输入梯形图说明 当机械手启动时，按下启动按钮I1.2,Q1.2和Q1.3得电，传送带1、2启动运转，传送带1上的物料前行。初始脉冲SM0.1使初始状态步S0.0置位,当物料到达光电开关II0.0位置时，Q1.2线圈失电，传送带1停止运转。I1.2和Q0.4得电接通，使S0.1置位。 S0.1置位，S0.1驱动立即输出继电器输Q0.1，手爪夹紧。夹紧后，夹紧限位开关I0.2开始动作，S0.1复位，转移到S0.2状态步。 S0.2置位，S0.2驱动输出继电器Q0.2，手腕旋转，在周期的上升沿及T38定时期间,M0.0线圈得电和M0.1线圈同时失电，但M0.0动断，M0.1未动合，在保证旋转所需时间，防止状态转移，从而达到手腕旋转90。当T38定时0.2s后，刚好达到周期上升沿，M0.0线圈和M0.1线圈同时得电,M0.0动断，M0.1动合，S0.2复位，转移到S0.3状态步。 S0.3置位，S0.3驱动输出继电器Q0.3，手臂上升。上升后，上限位开关I0.3开始动作，S0.3复位，转移到S0.4状态步。 S0.4置位，S0.4驱动输出继电器Q0.6，手臂中转。中转后，中限位开关I0.6开始动作，S0.4复位，转移到S0.5状态步。 S0.5置位，S0.5驱动立即输出继电器Q1.0，手臂伸长。伸长后，前限位开关I1.0开始动作，S0.5复位，转移到S0.6状态步。 S0.6置位，S0.2驱动输出继电器Q0.2，手腕旋转，在周期的上升沿及T38定时期间,M0.0线圈得电和M0.1线圈同时失电，但M0.0动断，M0.1未动合，在保证了旋转所需的时间，防止状态的转移，从而达到手腕旋转的180度的角度。当T38定时0.2秒后，刚好达到周期上升沿，M0.0线圈和M0.1线圈同时得电,M0.0动断，M0.1动合， S0.6复位，转移到S0.7状态步。 S0.7置位，S0.5驱动立即输出继电器Q0.0，手爪松开。松开后，松开限位开关I10.1开始动作，S0.7复位，转移到S1.0状态步。S1.0置位，S1.0驱动立即输出继电器Q1.1，手臂收缩。收缩后，后限位开关I1.1开始动作，S1.0复位，转移到S1.1状态步。 S1.1置位，S1.1驱动输出继电器M0.2，机械手等待动作。T39定时2分钟，待机床加工完毕，定时结束；M0.2失电，T39动合，S1.1复位，转移到S1.2状态步。S1.2置位，S0.5驱动输出继电器Q1.0，手臂伸长。伸长后，前限位开关I1.0开始动作，S1.2复位，转移到S1.3状态步。 S1.3置位，S0.1驱动输出继电器Q0.1，手爪夹紧。夹紧后，夹紧限位开关I0.2开始动作，S1.3复位，转移到S1.4状态步。 S1.4置位，S0.2驱动输出继电器Q0.2，手腕旋转，在周期的上升沿及T38定时期间,M0.0线圈得电和M0.1线圈同时失电，但M0.0动断，M0.1未动合，在保证了旋转所需的时间，防止状态的转移，从而达到手腕旋转的270度的角度。当T38定时0.2秒后，刚好达到周期上升沿，M0.0线圈和M0.1线圈同时得电,M0.0动断，M0.1动合，S1.4复位，转移到S1.5状态步。 S1.5置位，S1.5驱动输出继电器Q1.1，手臂收缩。收缩后，后限位开关I1.1开始动作，S1.5复位，转移到S1.6状态步。 S1.6置位，S1.6驱动输出继电器Q0.5，手臂右转。中转后，右限位开关I0.5开始动作，S1.6复位，转移到S1.7状态步。 S1.7置位，S1.7驱动输出继电器Q0.4，手臂下降。下降后，下限位开关I0.4开始动作，S1.7复位，转移到S2.0状态步。 S2.0置位，S2.0驱动输出继电器Q0.0，手爪松开。松开后，松开限位开关I10.1开始动作，S2.0复位，转移到S2.1状态步。 S2.1置位，S0.2驱动输出继电器Q0.2，手腕旋转，在周期的上升沿及T38定时期间,M0.0线圈得电和M0.1线圈同时失电，但M0.0动断，M0.1未动合，在保证了旋转所需的时间，防止状态的转移，从而达到手腕旋转的0度的角度。当T38定时0.2秒后，刚好达到周期上升沿，M0.0线圈和M0.1线圈同时得电,M0.0动断，M0.1动合，S2.1复位，转移到S2.2状态步。S2.2置位，S2.2驱动输出继电器Q0.7，手腕左转。左转后，左限位开关I10.7开始动作，并且结合传送带运送物料，当物料到达光电开关的SQ0.0的位置并触发光电开关，此时I0.0接通动合；旋转开关，当打到连续开关时，则动合接点I0.6得电动合接通，转移到S0.1状态步，S0.1置位，机械手动作连续运转。当打到单周期开关时,则动断接点I0.6未得电使得线路接通,转移到S0.0状态步，S0.0复位，机械手动作单周期运转结束。8.7 机械手总控制梯形图（如附录1示意）8.8 机械手总控制指令表（如附录2示意）44 结论毕业设计是我们综合运用大学所学的课程知识所呈交的一份毕业答卷，在毕业设计期间，我不仅把与本设计相关的专业课程知识进行了综合系统地回顾，而且还深入学习了机械手及其电气控制方面等专业知识，对机械手发展状况、工作原理及其作用等有了较深认识。通过设计要求，在设计过程中，通过对机械手各个部件液压缸尺寸计算及机械手液压系统简要设计，这使我对液压知识较好的提高，同时在设计中学以致用；在根据机械手用途，通过运用西门子PLC对机械手动作控制，使我对工业电气控制技术相关专业知识有较深认识及运用。综合性地将知识整合，充分地运用到毕业设计中去，创新实现了机电一体化的思想，完成了PLC控制，液压驱动及相关结构的设计等的一中能配合机床上下料及搬运自动化生产线上的四自由度机械手。在设计的过程中，遇到了很多困难，且发现诸多不足但通过查阅相关的文献书籍及向老师请教，逐步地克服困难，逐渐实现设计目标，同时也巩固了专业知识，为以后的工作打下了基础。CAD绘图能力、机械制图各方面需注意的细节、三维造型的绘制等都有待加强，但我相信通过总结设计经验，加强锻炼，将来能成为一名合格的机械设计工程师。参考文献1. 郭洪武.浅析机械手的应用与发展趋势J.中国西部科技，2012，279：3-12；2. 宋文琪.机械手的基本知识（八）J.锻压装备与制造技术，1980，03:37-43；3. 宋文琪.机械手的基本知识（三）J.锻压装备与制造技术，1980，03:37-43；4. 冯辛安.机械制造装备设计M.2版.北京：机械工业出版社，2005；5. 孙恒机械原理M北京：高等教育出版社，20065；6 .李允文工业机械手设计基础M北京：机械工业出版社，1996；7. 张福学机器人技术及其应用M北京：电子工业出版社，2000；8. 濮良贵机械设计M北京：高等教育出版社，20065；9. 吕厚余工业电器控制技术M北京：科学出版社，2007；10. 李笑液压与气压传动M北京：国防工业出版社，2011；11. 李昌辉自动上料机器人开发D哈尔滨：哈尔滨工业大学，20096；12. 马香峰. 机器人结构学M.北京：机械工业出版社，1991；13. 耿跃峰.四自由度搬运机械手液压系统设计J.河南：许昌学院，2012，42:5-30；14. 王阿根.电气可编程控制原理与应用M.北京：电子工业出版社,2011；15. 徐灏.机械设计手册3M.北京：机械工业出版社,1998；16. 郭洪红工业机器人运用技术M.北京科学出版社，2010；17. 忍平机械系统动力学M.机械工业出版社,2005；18. 李建勇.机电一体化技术.科学出版社,2004；19. 美SaeedB.Niku.机器人学导论分析、系统及应用M.电子工业出版设,2004；20. 濮良贵，纪明钢.机械设计M.高等教育出版社，2005；21. 机械手设计.制造技术与机床M.2004；22. 李超，气动通用上下料机械手的研究与开发M.陕西科技大学，2003；23. 蔡自兴,机器人原理及其应用M.中南工业大学出版社1988；24. 龚振邦，汪勤，陈振华,等 机器人机械设计M.电子工业出版社1995；25. 陆祥生，杨绣莲.机械手M.中国铁道出版社,1985.1；26. 张建民.工业机械人M.北京：北京理工大学出版社,199227. 史国生.PLC在机械手步进控制中的应用J.中国工控信息网,2005.1；28. 李允文.工业机械手设计M.机械工业出版社,1996.4；29. 蔡自兴.机械人学的发展趋势和发展战略J.机械人技术,2001，4；30. 周洪.气动技术的新发展J.液压气动与密封,1999，4；31. 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Meng baojin.Study on transformation method of numerically-controlled machine toolA. Proceedings of 2015 International Conference on Automation,Mechanical Control and Computational Engineering(AMCCE 2015)C. 2015；36. Weipeng NIU,Xiaoqiu HU,Lei ZHAO,Liyu QIN.Dynamic Optimization Design of Machining Center Lathe Bed Based on the Unit-Structure MethodA. PROCEEDINGS OF THE 5TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON MECHANICAL ENGINEERING AND MECHANICSC. 2014；37. Duan Mingzhong.Present Situation and Development Trend of Five-Axis CNC Machine Tool TechnologyA. Proceedings of 2019 2nd International Conference on Intelligent Systems Research and Mechatronics Engineering(ISRME 2019)C. 2019；38. Samir Mekid.Design and Testing of a Micro-Dynamometer for Desktop Micro-Milling MachineA. Proceedings of 2014 2nd International Conference on Manufacturing Engineering and Technology for Manufacturing Growth(METMG 2014)C. 2014；39. Meng baojin.Study on transformation method of numerically-controlled machine toolA. Proceedings of 2015 International Conference on Automation,Mechanical Control and Computational Engineering(AMCCE 2015)C. 2015；40. Weipeng NIU,Xiaoqiu HU,Lei ZHAO,Liyu QIN. Dynamic Optimization Design of Machining Center Lathe Bed Based on the Unit-Structure MethodA. PROCEEDINGS OF THE 5TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON MECHANICAL ENGINEERING AND MECHANICSC. 2014；41. Duan Mingzhong.Present Situation and Development Trend of Five-Axis CNC Machine Tool TechnologyA. Proceedings of 2019 2nd International Conference on Intelligent Systems Research and Mechatronics Engineering(ISRME 2019)C. 2019；42. Samir Mekid. Design and Testing of a Micro-Dynamometer for Desktop Micro-Milling MachineA. Proceedings of 2014 2nd International Conference on Manufacturing Engineering and Technology for Manufacturing Growth(METMG 2014)C. 2014。附录附录1(机械手的总控制梯形图) 附录2(指令表)52LD I0.3 EU O I1.2O I1.2AN I1.3AN I0.0= Q1.2LD I1.2O Q1.3ALDLD I1.3AN I37= Q1.3LPPLD I1.4A I1.5LPSLDN I0.0TON T37,100LPPLD I0.0= M0.0LD I1.3R S2.1,18LD I2.7JMP 1LD I1.4O Q0.0AN I0.1AN Q0.1= Q0.0LD I1.5O Q0.1AN I0.2AN Q0.0= Q0.1LD I1.6O Q0.2AN T38= Q0.2TON T38,20LD I1.7O Q0.3AN I0.3AN Q0.4= Q0.3LD I2.1O Q0.5AN I0.5AN Q0.6= Q0.5LD I2.2O Q0.6AN I0.6AN Q0.5= Q0.6LD I2.3O Q0.7AN I0.7AN Q0.6= Q0.7LD I2.4O Q1.0AN I1.0ANQ1.1= QQ1.0LD I2.5O Q1.1AN I1.1AN Q1.0= Q1.1LBL 1LD I0.1O I0.2O I1.0S S2.3,3LD S2.3AN T38TON T38,20LD I1.3O SM0.1ALD S S0.0R S0.1,19LSCR S0.0LD SM0.0A I0.4A I0.7= Q1.4LD I1.2A Q1.4SCRT S0.1SCRELSCR S0.1LD SM0.0=I 0.1LD I0.2SCRT S0.2SCRELSCR S0.2LD S0.2ALD= Q0.2LRDEU= M0.0LPPLD T38EU= M0.1LDN M0.0A M0.1SCRT S0.3SCRELSCR S0.3LD SM0.0= Q0.3LD I0.2SCRT S0.4SCRELSCR S0.4LD SM0.0= Q0.6LD I0.6SCRT S0.5SCRELSCR S0.5LD SM0.0=I Q1.0LD I1.0SCRT S0.6SCRELSCR S0.2LD S0.6ALD= Q0.2LRDEU= M0.0LPPLD T38EU= M0.1LDN M0.0A M0.1SCRT S0.7LD SM0.0=I Q0.0LD I0.1SCRT S1.0SCRELSCR S1.0LD SM0.0=I Q1.1LD I1.1SCRT S1.1SCRELSCR S1.1LD S1.1AN T39ALD= M0.2LPPTON T39,1200LD T39SCRT S1.2LD SM0.0= Q1.0LD I1.0SCRT S1.3SCRELSCR S1.3LD SM0.0= Q0.1LD I0.2SCRT S1.4SCRELSCR S1.4LD S1.4ALD= Q0.2LRDEU= M0.0LPPLD T38EU= M0.1LDN M0.0A M0.1SCRT S1.5SCRELSCR S1.5LD SM0.0= Q1.1LD I1.1SCRT S1.6SCRELSCR S1.6LD SM0.0= Q0.5LD I0.5SCRT S1.7SCRELSCR S1.7LD SM0.0= Q0.4LD I0.4SCRT S2.0SCRELSCR S2.0LD I0.1SCRT S2.1SCRELSCR S2.1LD S2.1ALD= Q0.2LRDEU= M0.0LPPLD T38EU= M0.1LDN M0.0A M0.1SCRT S2.2SCRELD I0.7A I0.0ALDSCRT S0.1LPPLDN I2.6SCRT S0.0SCRELBL 2山西工程技术学院毕业设计说明书外文文献MCB Industrial Robot Feature ArticleThe BarrettHand grasper programmably flexible part handling and assemblyAbstract This paper details the design and operation of the BarrettHand BH8-250, an intelligent, highly flexible eight-axis gripper that reconfigures itself in real time to conform securely to a wide variety of part shapes without tool-change interruptions. The grasper brings enormous value to factory automation because it: reduces the required number and size of robotic workcells (which average US$90,000 each not including the high cost of footprint) while boosting factory throughput; consolidates the hodgepodge proliferation of customized gripper-jaw shapes onto a common programmable platform; and enables incremental process improvement and accommodates frequent new-product introductions, capabilities deployed instantly via software across international networks of factories.IntroductionThis paper introduces a new approach to material handling, part sorting, and component assembly called “grasping”, in which a single reconfigurable grasper with embedded intelligence replaces an entire bank of unique, fixed-shape grippers and tool changers. To appreciate the motivations that guided the design of Barretts grasper, we must explore what is wrong with robotics today, the enormous potential for robotics in the future, and the dead-end legacy of gripper solutions.For the benefits of a robotic solution to be realized, programmable flexibility is required along the entire length of the robot, from its base, all the way to the target workpiece. A robot arm enables programmable flexibility from the base only up to thetoolplate, a few centimeters short of the target workpiece. But these last few centimeters of a robot must adapt to the complexities of securing a new object on each robot cycle, capabilities where embedded intelligence and software excel. Like the weakest link in a serial chain, an inflexible gripper limits the productivity of the entire robot workcell.Grippers have individually-customized, but fixed jaw shapes. The trial-and-error customization process is design intensive, generally drives cost and schedule, and is difficult to scope in advance. In general, each anticipated variation in shape, orientation, and robot approach angle requires another custom-but-fixed gripper, a place to store the additional gripper, and a mechanism to exchange grippers. An unanticipated variation or incremental improvement is simply not allowable.Figure 1 Graspers automatically conform to any part shape in any orientationBy contrast, the mechanical structure of Barretts patented grasper, illustrated in Figure 1, is automatically reconfigurable and highly programmable, matching the functionality of virtually any gripper shape or fixture function in less than a second without pausing the workcell throughput to exchange grippers. For tasks requiring a high degree of flexibility such as handling variably shaped payloads presented in multiple orientations, a grasper is more secure, quicker to install, and more cost effective than an entire bank of custom-machined grippers with tool changers and storage racks. For uninterrupted operation, just one or two spare graspers can serve as emergency backups for several workcells, whereas one or two spare grippers are required for each gripper variation potentially dozens per workcell. And, its catastrophic if both gripper backups fail in a gripper system, since it may be days before replacements can be identified, custom shaped from scratch, shipped, and physically replaced to bring the affected line back into operation. By contrast, since graspers are physically identical, they are always available in unlimited quantity, with all customization provided instantly in software.Gripper legacyMost of todays robotic part handling and assembling is done with grippers. If surface conditions allow, vacuum suction and electromagnets can also be used, for example in handling automobile windshields and body panels. As part sizes begin to exceed the order of 100gms, a grippers jaws are custom shaped to ensure a secure hold. As the durable mainstay of handling and assembly, these tools have changed little since the beginning of robotics three decades ago. Grippers, which act as simple pincers, have two or three unarticulated fingers, called “jaws”, which either pivot or remain parallel during open/close motions as illustrated in Figure 2. Well organized catalogs are available from manufacturers that guide the integrator or customer in matching various gripper components (exceptnaturally for the custom jaw shape) to the task and part parameters.Payload sizes range from grams for tiny pneumatic grippers to 100+ kilograms for massive hydraulic grippers. The power source is typically pneumatic or hydraulic with simple on/off valve control switching between full-open and full-close states. The jaws typically move 1cm from full-open to full-close. These hands have two or three fingers, called “jaws”. The part of the jaw that contacts the target part is made of a removable and machinably soft steel or aluminum, called a “soft jaw”. Based on the unique circumstances, an expert tool designer determines the custom shapes to be machined into the rectangular soft-jaw pieces. Once machined to shape, the soft-jaw sets are attached to their respective gripper bodies and tested. This process can take any number of iterations and adjustments until the system works properly. Tool designers repeat the entire process each time a new shape is introduced.As consumers demand a wider variety of product choices and ever more frequent product introductions, the need for flexible automation has never been greater. However, rather than make grippers more versatile, the robotics industry over the past few years has followed the example of the automatic tool exchange technique used to exchange CNC-mill cutting tools.But applying the tool-changer model to serial-link robots is proving expensive and ineffective. Unlike the standardized off-the-shelf cutting tools used by milling machines, a robot tool designer must customize the shape of every set of gripper jaws a time-consuming, expensive, and difficult-to-scope task. Although grippers may seem cheap at only US$500 each, the labor-intensive effort to shape the soft jaws may cost several times that. If you multiply that cost times a dozen grippers as in the example above and throw in a toolchanger and tool-storage rack for an additional US$10,000, the real cost of the “few-hundred-dollar” gripper solution balloons to US$20,000 to US$60,000. To aggravate matters, unknowns in the customization process confound accurate cost projections. So the customer must commit a purchase order to the initial installation fee on a time and materials basis without guarantee of success or a cost ceiling. While priced at US$30,000, intelligent graspers are not cheap. However, one can “customize” and validate the process in software in a matter of hours at the factory in a single day. Ifthe system does not meet performance targets, then only a days labor is wasted. If the system succeeds, then there are not any hidden expenses following the original purchase order. Beyond cost, the physical weight of tool changer mechanisms, located at the extreme outer end of a serial-link robotic arm, limits the useful payload and dynamic response of the entire system. The additional length of the toolchanger increases the critical distance between the wrist center and payload center, degrading kinematic flexibility, dynamic response, and safety.Description of the BarrettHandFlexibility and durability in a compact package The flexibility of the BarrettHand is based on the articulation of the eight joint axes identified in Figure 3. Only four brushless DC servomotors, shown in Figure 4, are needed to control all eight joints, augmented by intelligent mechanical coupling. The resulting 1.18kg grasper is completely self-contained with only an 8mm diameter umbilical cable supplying DC power and establishing a two-way serial communication link to the main robot controller of the workcell. The graspers communications electronics, five microprocessors, sensors, signal processing electronics, electronic commutation, current amplifiers, and brushless servomotors are all packed neatly inside the palm body of the grasper. The BarrettHand has three articulated fingers and a palm as illustrated in Figure 5 which act in concert to trap the target object firmly and securely within a grasp consistingof seven coordinated contact vectors one from the palm plate and one from each link of each finger.Each of the BarrettHands three fingers is independently controlled by one of three servomotors as shown in Figure 6. Except for the spread action of fingers Fl and F2, which is driven by the fourth and last servomotor, the three fingers, Fl, F2, and F3, have inner and outer articulated links with identical mechanical structure. Each of the three finger motors must drive two joint axes. The torque is channeled to these joints through a patented, TorqueSwitch mechanism (Figure 7), whose function is optimized for maximum grasp security. When a fingertip, not the inner link, makes first contact with an object as illustrated in Figure 8, it simply reaches its required torque, locks both joints, switches off motor currents, and awaits further instructions from the microprocessors inside the hand or a command arriving across the communications link.But when the inner link, as illustrated in Figure 9, makes first contact with an object for a secure grasp, the TorqueSwitch, reaches a preset threshold torque, locks that joint against the object with a shallow-pitch worm, and redirects all torque to the fingertip to make a second, enclosing contact against the object within milliseconds of the first contact. The sequence of contacts is so rapid that you cannot visualize the process without the aid of high-speed photography. After the grasper releases the object, it sets the TorqueSwitch threshold torque for each finger in anticipation of the next grasp by opening each finger against its mechanical stop with a controlled torque. The higher the opening torque, the higher the subsequent threshold torque. In this way, the grasper can accommodate a wide range of objects from delicate, to compliant, to heavy. The finger articulations, not available on conventional grippers, allow each digit to conform uniquely and securely to the shape of the object surface with two independent contact points per finger. The position, velocity, acceleration, and even torque can all beprocessor controlled over the full range of 17,500 encoder positions. At maximum velocity and acceleration settings, each finger can travel full range in either direction in less than one second. The maximum force that can be actively produced is 2kg, measured at the tip of each finger. Once the grasp is secure, the links automatically lock in place allowing the motor currents to be switched off to conserve power until commanded to readjust or release their grasp.While the inner and outer finger-link motions curl anthropomorphically, the spread motion of Figure 10 is distinctly non-anthropomorphic. The spread motion is closest in function to a primates opposable (thumb) finger, but instead of one opposable finger, the BarrettHand has twin, symmetrically opposable fingers centered on parallel joint axes rotating The spread can be controlled to any of 3,000 positions over its full range in either direction within 1/2 second. Unlike the mechanically lockable finger-curl motions, the spread motion is fully backdrivable, allowing its servos to provide active stiffness control in addition to control over position, velocity, acceleration, and torque. By allowing the spread motion to be compliant while the fingers close around an object, the grasper seeks maximum grasp stability as the spread accommodates its position, permitting the fingers to find their lowest energy states in the most concave surface features.Intelligent, dexterous control is key to the success of any programmable robot, whether it is an arm, automatically guided vehicle, or dexterous hand. While robotic intelligence is usually associated with processor-driven motor control, many biological systems, including human hands, integrate some degree of specialized reflex control independent of explicit motor-control signals from the brain. In fact, the BarrettHand combines reflexive mechanical intelligence and programmable microprocessor intelligence for a high degree of practical dexterity in real-world applications.By strict mathematical definition, dexterity requires independent, intelligent motor control over each and every articulated joint axis. For a robot to be dexterous, at least n independent servomotors, and sometimes as many as n + 1 or 2n, are required to drive n joint axes. Unfortunately, servomotors constitute the bulkiest, costliest, and most complex components of any dexterous robotic hand. So, while the strict definition of dexterity may be mathematically elegant, it leads to impractical designs for any real application.According to the definition, neither your hand nor the BarrettHand is dexterous. Naturally, their superior versatility challenges the definition itself. If the BarrettHand followed the strict definition for dexterity, it would require between eight and 16 motors, making it far too bulky, complex, and unreliable for any practical application outside themathematical analysis of hand dexterity. But, by exploiting four intelligent, joint-coupling mechanisms, the almost-dexterous BarrettHand requires only four servomotors. In some instances reflex control is even better than deliberate control. Two examples based on your own body illustrate this point. Suppose your hand accidentally touches a dangerously hot surface. It begins retracting itself instantly, relying on local reflex to override any ongoing cognitive commands. Without this reflex behavior, your hand would burn while waiting for the sensations of pain to travel from your hand to your brain via relatively slow nerve fibers and then for your brain, through the same slow nerve fibers, to command your arm, wrist, and finger muscles to retract. As the second example, try to move the outer joint of your index finger withoutmoving the adjacent joint on the same finger. If you are like most people, you cannot move these joints independently because the design of your hand is optimized for grasping. Your muscles and tendons are as streamlined and lightweight as possible without forfeiting functionality. The design of the BarrettHand recognizes that intelligent control of functional dexterity requires the integration of microprocessor and mechanical intelligence.Control electronicsInside its compact palm, the BarrettHand contains its central supervisory microprocessor that coordinates four dedicated motion-control microprocessors and controls I/O via the RS232 line. The control electronics, partially visible in Figure 4 are built on a parallel 70-pin backplane bus. Associated with each motion-control microprocessor are the related sensor electronics, motor commutation electronics, and motor-power current-amplifier electronics for that finger or spread action. The supervisory microprocessor directs I/O communication via a high-speed, industry-standard RS232 serial communications link to the workcell PC or controller. RS232 allows compatibility with any robot controller while limiting umbilical cable diameter for all power and communications to only 8mm. The openly published graspercommunications language(GSL)optimizescommunications speed, exploiting the difference between bandwidth and time-of-flight latency for the special case of graspers. It is important to recognize that graspers generally remain inactive during most of the workcell cycle, while the arm is performing its gross motions, and are only active for short bursts at the ends of an arms trajectories. While the robotic arm requires high control bandwidth during the entire cycle, the grasper has plenty of time to receive a large amount of setup information as it approaches its target. Then, with precision timing, the workcell controller releases a “trigger” command, such as the ASCII character “C” for close, that begins grasp execution within a couple milliseconds.Grasper control language (GCL)The grasper can communicate and accept commands from any robot-workcell controller, PC, Mac, UNIX box, or even a Palmpilot via standard ASCII RS232-C serial communication the common denominator of communications protocols. Though robust, RS232 has a reputation for slow bandwidth compared to USB or FireWire standards, but its simplicity leads to small latencies for short bursts of data. Bystreamlining the GCL, we have achieved time of flight to execute and acknowledge a command (from the workcell controller to the grasper and then back again to the workcell controller) of the order of milliseconds. The initial effort to develop a highly optimized grasper language based on such a standard protocol means that the GCL is upwardly compliant with any future industry-standard protocol.The grasper has two control modes: supervisory and realtime. Supervisory is the normal mode used to control the grasper. It is made up of a simple command structure, designed for optimal performance and minimized learning curve.Supervisory mode has the following grammatical structure: Object (prefix) Verb (command) Subject (parameters) Qualifiers (values)The prefix refers to motors 1 through 4 with the ASCII values for 1, 2, 3, and 4 corresponding to the fingers Fl, F2, F3, and the spread motion. Any number of prefixes may be used in any order. If the prefix is omitted, then the grasper applies the command to all available axes. As an example, the ASCII character “C” represents the command which drives the associated motor(s) at its individual default (or user defined) velocity and acceleration profile(s) until the motor(s) stops for the default (or user defined) number of milliseconds. As each motor reaches this state its position is locked mechanically in place. 1C closes finger Fl. 2C closes finger F2. 12C closes fingers Fl and F2. C is equivalent to 1234C and closes all three fingers and the spread motion. We also have defined “S” (derived from “spread”) as a shortcut for “4” and “G” (from “grasp”) as a short cut for “123”, so that: GC is equivalent to 123C SC is equivalent to 4C There are similar commands for opening fingers, moving any combination of the four axes to an array of positions, incremental opening and closing by default or user-defined distances, reading and setting user-defined parameter values, and reading the (optional) strain gages on the three fingers. The latest version of the BH8-250 firmware has 21 commands and 28 parameter settings, giving it almost unlimited flexibility. The realtime mode is reserved for advanced uses such as realtime teleoperation control and is frequently accessed through Barretts user-friendly GUI for PCs running Windows95/98/NT. In realtime mode, the user specifies a tailored packet-structure in supervisory mode. Barretts PC software gives the user a histogram of 20 successive time-of-flight tests so that the user can refine the packet structure by quantitatively balancing information content with latency. The GUI accelerates the prototyping of tasks and includes a pictorial of the grasper with sliders for position and rate control. The GUI also has a novel “Generate C+ Code” button which enables anyone to save and later recall successful algorithms without any knowledge of C or C+ programming. But, with C+ programmingfamiliarity, you can also edit the code as desired. Once realtime mode is initiated, packets are exchanged in full duplex until an ASCII control character is issued to break out of realtime mode and return to supervisory mode. The system has proven effective and robust in a variety of customer applications.Conclusion Although the BarrettHand BH8-250 was only introduced commercially in 1999, 30 units have been put into service around the globe at a price of US$30,000 each. The largest concentration of graspers is among automotive manufacturers and suppliers in Japan, including Honda, Yamaha Motorcycles, and NGK (ceramic substrates for catalytic converters). At this time, these manufacturers are only beginning to explore the capabilities of this versatile device, while some customers, such as Fanuc Robotics and the US and Japanese space programs have become repeat customers.中文翻译BarrettHand的抓紧器-可编程灵活的处理和部分组装文 摘本文详细的设计和操作BarrettHand bh8 - 250,一个聪明、高度灵活的实时eight-axis爪,重新配置本身安全地遵守各种各样的形状没有换刀部分中断。工厂自动化抓紧器带来巨大的价值,因为它:减少所需的数量和大小的机器人(平均每人90000美元不包括足迹)的高成本而提高工厂吞吐量;巩固大杂烩定制的夹爪形状扩散到一个通用的可编程平台,并支持增量过程改进和适应频繁的新产品介绍,功能部署立即通过软件在国际网络的工厂。介 绍介绍了一种新的材料处理方法,整理一部分,零件装配称为“抓”,即一个可重构抓紧器独特的嵌入式智能取代整个银行固型夹具和工具更换。升值的动机,引导巴雷特的抓紧器的设计,我们必须探索机器人怎么了今天,机器人在未来的巨大潜力,钳子的终端遗留的解决方案。为实现机器人解决方案的好处,可编程灵活性需要沿整个长度的机器人,从其基地,一路到目标工件。机器人手臂使可编程灵活性的基础只有thetoolplate,几厘米的目标工件。但这些最后几厘米的机器人必须适应每个机器人获得一个新对象的复杂性循环,功能,嵌入式智能和软件excel。像一个串行链中最薄弱的一环,一个僵化的钳子限制整个机器人workcell的生产力。叨纸牙有定制的,但固定的下巴形状。试错是集约化设计,定制过程通常驱动成本和进度,提前和难以范围。一般来说,每一个预期的形状的变化,方向,和机器人的方法角度需要另一个custom-but-fixed爪,一个地方来存储额外的钳子,一种机制来交换叨纸牙。一个未预料到的变化或增量改进是不允许的。相比之下,巴雷特的专利抓紧器的机械结构,如图1所示,可重构和高度可编程,自动匹配任何夹持形状或夹具的功能函数在不到一秒的停顿workcell吞吐量交换叨纸牙。对于任务需要高度的灵活性处理不定地塑造了载荷在多个方向,抓紧器更安全、更快地安装和更具成本效益比整个银行custom-machined叨纸牙工具更换和货架。不间断操作,只是一个或两个多余的责任者可以作为应急备份几个workcells,而一个或两个备用叨纸牙需要为每个爪变化可能每workcell