图 ３机械 手 循 环 动 作 过 程示 意 图
停止信号 ： 下限位开关得 电。 动作 ７ ： 开始信号 ： 下限位开关得 电。 动 作 ： 手指松开动作 。 停止信号 ： 手指限位开关得 电。
动 作 ８ ： 开始信 号 ： 手指限位开关得电。
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ｌ ２・
动 作 ： 手臂上摆 动作 。 停止信号 ： 上限位开关得 电。 动作 ９ ： 开始信号 ： 上限位开关得 电。 动 作 ： 回转腰右转动作 。 停止信号 ： 右限位开关得 电。机械手 回复初始状态 。
科 技 论 坛
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Ｐ Ｃ控制三 自由度机械手控制部分分析 与设计 Ｌ
黄 智 英
（ 巴音 郭楞职业技术学院， 疆 巴音郭楞 ８ １０ ） 新 ４ ０ ０
摘
要： 本文主要 分析 和论述如何利 用 Ｐ Ｃ控制技 术 ， Ｌ 实现机械 手的握 、 移 等动作 ， 实现机 械手在 左右， 举、 并 前后 ， 上下三方向 自由
图 ２ 三 自 由度 机 械 手 结构 示 意 图
开始信号 ： 压力感应器得电。
动 作 ： 手臂 上 摆 动 作 。 停 止信号 ： 上限位开关得电。 动作 ４ ： 开始信号 ： 限位开关得电。 上 动 作 ： 回转腰左转动作。 停止信号 ： 限位开关得电。 左 动作 ５ ： 开始信号 ： 限位开关得 电。 上 动 作 ： 回转腰左转动作。 停止信号 ： 左限位开关得电。 动作 ６ ： 开始信号 ： 限位开关得电。 左 动 作 ： 臂 下 摆 动 作 。 手
一
表 １ 三 自 由度 机 械 手 Ｉ 分 配 表 ： ／ Ｏ
最 大 抓 重 ：Ｏ ｇ ｌＯ
手 指 夹 持 工 件 最 大 直径 ：０ ｍ ４ｒ ａ 手臂上下摆动角度 ：０ ６。 手臂 回转角度 ：Ｏ ９。 运料频率 ： ５次 ／ ｉ ｍｎ 三 自由度机械手结构如 图 ２所示 ，主要 由机械手指夹持机构 、 机械手臂上下摆动机构 、 机械腰 回转机构 、 固定底座等构成。 ２ 工 作原 理 及 分 析
４ 控 制分 析
Ｐ Ｊ 工：
图 ４三 自 由度 机械 手 Ｐ Ｇ 连 线 图 Ｌ
根据对三 自由度机械手的循环动作过程分析 ， 机械手 的动作 由 以下几个动作构成 ： Ａ、 机械指的夹持与松 开动作 。 Ｂ、 机械臂的上摆与下摆动作。 Ｃ 机械腰的左转与右转动作。 、 下面对 Ａ、 Ｃ每个动作 的检测与执行机构分析如下 ： Ｂ、 Ａ： 检测机构 ： 压力感应器 ： 检测指夹持是否到位 ； 指限位开关 ： 检测指松开是否到位 。 执 行 机 构 ： 过 电动 机 正 反转 实 现 指 的夹 持 和 松 开 ： 通 图 ５ 步 进 状 态 流 程 图 正转接触器 ： 夹持 ； 反转接触器 ： 松开 。 Ｂ： 检测机构 ： 上限位开关 ： 检测臂上摆是否到位 ； 械手来进行三方向的动作 。 从而实现产品定位不准确的情况下实现 下限位开关 ： 检测臂下摆是否到位 。 手动的调节 。如 ： 增加手 自动转换信号 、 手动的三方向控制信号 、 手 执行机构 ： 通过 电动机正反转实现臂的上摆 和下摆 ： 动 时对接触器控制 的输 出驱动等。 正转接触器 ： 上摆 ； 反转接触器 ： 下摆 。 ６２三 自由度连续轨迹控制扩展 。本 文描述 的是机械手的移动 ． Ｃ： 检测机构 ： 左限位开关 ： 检测腰左转是否到位 ； 过程是采用的点位控制 ， 我们 可以在这个基础上做连续轨迹控制 的 右 限位开关 ： 检测腰右转是否到位 。 扩展 ， 使产 品输送 和移栽 的 自动化基础上进一步实 现智 能化 ， 使其 执行机构 ： 通过 电动机正反转实现腰的左转和右转 ： 能够适应各种工作要求 ， 完成不 同的控制操作 。 正转接触器 ： 左转 ； 反转接触器 ： 右转。 参 考 文 献 由此 ， 可以作 出控制系统 的 １ 配表如表 １ ０分 。 【］ 风 雨 ． 型 自动 化 设 备 及 生 产 线 应 用 与 维 护［ ． 京 ： 械 工 业 １ 鲍 典 Ｍ】 北 机 表 １的输 入信号 中 ，０产 品就位信号是 要移载产品就位 的反 ｘ
运动 。本 文的 主要 论 述 重 点在 Ｐ Ｃ控 制部 分 的 分 析 和设 计 。 Ｌ 关键 词 ： 机械 手；Ｌ Ｐ Ｃ控 制 ； 态 流程 图； 形 图 状 梯
随着社会 的进步和科学技术 的发展 ， 各种 自动化控 制的设备越 来越 多的应用在工业和民用 的各个领域 。在 自动控制的过程 中， 有 很多要求精度较高 的重复劳动 ， 这就要求 自动控制机械具有拟人的 些能力 ， 而且能在多次重复操作 中不会 出现误差 。 本文 主要 利用 Ｐ Ｃ控制技 术实现三 自由度机 械手在左 右 、 Ｌ 前 后、 上下三个方 向上点位式 的移动及定位控制 。 １ 机 械 手 的 结 构及 相 关 技 术 参 数 本项 系统设计 的机械手系统主要 由控制 系统 、 动系统 、 驱 执行 机构 、 检测 系统 、 数据传输系统等组成 。 各系统间的相互关 系如图 １ 所示 。 系统实现的相关技术参数如下所示 ：
图 １系统关系框 图
开始信号 ： 检测到产品就位。 动 作 ： 手臂下摆动作。 停止信号 ： 限位开关得电。 下
动 作 ２ ： 开始信号 ： 下限位开关得 电。 动 作 ： 手指夹持动作。 停 止信 号 ： 压力 感 应 器 得 电。 动作 ３ ：
械辅描哭持奢构 Ｉ
３ 选 用 Ｐ Ｇ 型 号简 介 Ｉ
科 技论 坛
本次项 目控制系统 中的 Ｐ Ｃ选用三菱 Ｆ Ｎ ４ ＭＲ， 的性能 Ｌ Ｘ１ 一 ０ 它 作如下介绍 ： 运算控制方式 ： 存储程序反复扫描 ， 有中断指令 。 输入输 出控制方式 ： 批处理、 输入输出刷新 、 有脉 冲捕捉功能。 编程语言 ： 梯形 图、 指令表 。 程序容量 ：Ｋ步 。 ８ 最大 Ｉ ／ Ｏ点数 ：０点 ： ４ 输人 ２ ， 出 １ 点 。 ４点 输 ６ 输入规格 ： 输入 电压 ： Ｃ ４ Ｄ ２ Ｖ±１％ ０ 输入 电流 ：ｍ ／ｃ４ （ ０ ５ Ａ Ｄ ２ Ｖ ７ Ａｄ２ ＶＸ１ 后 ｍ ／ Ｃ ４ １ 输 入 Ｏ 电流 ：． Ｎ ４５ 以上 （ Ｏ后 ３５ Ａ 以 上 ） ｍＡ Ｘｌ ． ｍ 输 入 Ｏ Ｆ电流 ：． Ｆ １ ｍＡ 以下 ５ 输入响应时间 ： １ｍ 约 ０ｓ 输 出规 格 ： 电器 输 出 型 继 外部 电源 ： Ｃ ５ Ｖ以下 ， Ｃ ０ Ａ ２０ Ｄ ３Ｖ以下 Ｏ Ｆ－Ｏ 、 Ｎ Ｏ Ｆ响应 时 间 ： １ｍ Ｆ ＋Ｎ０ — Ｆ 约 ０ｓ
三 自由度机械手的主要动作就是一系列 的移械手 的位 置及相关 动作按照上述动作过程进行细分 ，就可以得 出整体动作循环过程 ，
如 图 ３所 示 。 结合 图 ３ 得到三 自由度机械手 的控制过程 ： 首先将 整个 控制 过 程划分为一个一个独立 的控制动作 ； 次 ， 于每个动作按照控 制 其 对 的顺序进行动作的先后排序 ； 最后针对每一个 动作 分析出最基本 的 ３ 个要素 ： 开始 、 动作 、 停止信号 。 实 际控 制 及 动 作分 析如 下 ： 动作 １ ：