PLC多功能机械手自动系统的设计(3)
2 机械手设计方案
2.1 机械手总体设计
2.1.1.主要设计内容
主要了解国内外机械手发展的现状，通过学习机械手的工作原理，熟悉多功能机械手的运动机理。在此基础上，确定多功能机械手的基本系统结构，完成机械手机械方面（包括传动部分、执行部分、驱动部分）的设计工作。设计机械手基于PLC的控制系统。
2.1.2 总体设计方案
对于多功能机械手的基本要求是：能快速、准确地装卸物件，这就要求它具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性；设计多功能机械手的原则是: 以任务书要求的具体设计要求为根本设计目标，充分考虑机械手工作的环境和工艺流程的具体要求；在满足工艺要求的基础上，尽可能的使结构简练，尽可能采用标准化、模块化的通用元配件，以降低成本，同时提高科学性,拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统功能要求和环境条件,明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械结构及运行控制的要求；
2.2 机械手基本结构
机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成[6]，如下图2.1所示：
图2.1 机械手组成图
（1）执行机构
执行机构包括：手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构[7]；①手部：是机械手与工件接触的部件；由于与物体接触的形式不同，可分为
夹持式和吸附式手部；由手指和传力机构所构成，手指与工件接触而传力机构则通过手指夹紧力来完成夹放工件的任务；
②手腕：是联接手部和手臂的部件，起调整或改变工件方位的作用；手臂：支承手腕和手部的部件，用以改变工件的空间位置；
③立柱：是支承手臂的部件；手臂的回转运动和升降运动均与立柱有密切的联系；机械手的立柱通常为固定不动的；
④机座：是机械手的基础部分；机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支承和联接的作用；
（2） 驱动系统
驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的。它由动力装置、调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、机械传动。由于液压传动系统的动作迅速，反应灵敏，阻力损失和泄漏较小，成本低廉因此本机械手采用液压传动方式。
（3） 控制系统
控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。该机械手采用的是PLC程序控制系统，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制。当机械手的动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷。
（4） 位置检测装置
控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置。
2.3 机械手基本形式的选择
按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其坐标形式可分为直角座标形式、圆柱坐标形式、球坐标形式和关节形式【9】，如图2.2：