关于机械手臂的调试
【】 1引言 2一、PLC机械手臂 3（一）PLC控制的概述 3（二）PLC机械手臂的机械架构 3（三）PLC机械手臂特点分析 3（四）PLC机械手臂的控制器 4（五）PLC机械手臂的控制算法 4（六）PLC 机械手臂精确定位的原理 4二、PLC机械手臂系统介绍 5（一）系统的组成及其工作过程 5（二）系统工艺流程 6三、机械手臂控制系统的硬件设计部分 6（一）总体设计构造 6（二）控制系统的硬件模块化选择 7四、机械手臂组合设计 8五、智能机械手臂的控制设计 10（一）机械手臂伸展轴与升降轴的控制 10（二）抓取轴的控制 10六、 PLC控制程序设计及分析 10（一）手动模式 10（二）自动模式 11七、机械手臂搬运控制系统调试及结果分析 15（一）机械手臂搬运控制系统仿真调试 15（二） 结果分析 15结论 19参考文献 20谢辞 21【】在仿生机械手抓取物品过程中，若操纵器受到了机械手关节的阻碍，就会导致操纵器控制的整体稳定性变差。在仿生机械手抓取物品过程中，若操纵器受到了机械手关节的阻碍，就会导致操纵器控制的整体稳定性变差。从而提出了一种基于阻碍转矩反馈调节和小型可编程控制器的机械手设计与控制方法。通过阻碍扭矩反馈调节和鲁棒控制方法优化机械手的控制。机械手臂的控制系统硬件采用的是PLC设计作为逻辑处理芯片。先介绍相对应的可编程控制器，再去选择PLC型号。然后通过机械手实现控制，拿出各个部分控制系统的器材方案。最后对PLC控制系统的架构设计。
目录
引言
随着工业生产线自动化程度的提高，对工人的伤害降低，同时也大大增加了工作质量与效率让工人的工作简单化，这也避免一些有害物质对人形成伤害，如化工、航空航天、冶金等。
机械手涉及到自由度、精度、重复定位精度。承载能力及最大速度等。而随着电子与传感技术在机械手的应用越来越多，机械手成为了工业生产中不可或缺的因素。
固定位置机械手臂无法灵活应用于多工位，长距离生产线，设计的往复式升降气动机构可弥补这一缺陷。气动夹持机械手臂主要由移动平台和机械手组成。与传统的定位机械手相比，具有工作范围广，定位精确，使用灵活方便等特点。
因为PLC的运作能力强，生产易于实现。因此而设计的机械手，非常有效的提高了生产效率，减轻了工人工作压力，且节约了成本， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
具有很重要的意义。
综合以上所述，可以看出运用机械手是现代工业的大走向 一、PLC机械手臂
（一）PLC控制的概述
传统的控制器与继电器的控制板的布线繁杂。随着控制系统的复杂性和微机的发展，如果使用传统的继电器来控制配电盘，控制系统的硬件将变得非常大并占用空间。所以传统的继电器控制板已跟不上时代的需求了。它主要负责的是接收输入模块的信号，且在编程操作后将数据发送到输出模块和定位模块。Q系列CPU模块可分为五个模块：高阶CPU模块，基本CPU模块，双CPU模块，通用CPU模块和过程CPU模块。
（二）PLC机械手臂的机械架构
以机械手臂的历史来看，以往的设备占据的空间大，不适宜在小的地方内使用。而有一些场合需要用多自由度的机械手臂，它需要的是可以在较小的空间灵活的运动。在操作机械手的时候，要先了解机械手的构造，了解它输电的方法和电源。由电路所驱动的机械手臂应用比较广泛，其中有连杆和齿轮，使用的主要结构是齿轮类型。还有一些机械臂，每个都有一个马达。虽然这可以提供操作精度的保证，但是维护很困难，这不利于零件的维护和更换。
图11 机械手臂结构示意图
（三）PLC机械手臂特点分析
目前，许多机械手臂是由液压驱动的高精度驱动控制单元组成。机械手臂主要由机身，水平臂，垂直臂，机械手臂等组成。使用笛卡尔坐标，垂直臂可以在X和Y自由度上提升，水平臂可以Z轴自由移动，垂直运动主要由水平和垂直运动液压缸控制。机械手臂的水平和机械手臂在任意方向移动，机械臂都充当悬臂梁。当操纵器被拉伸并且机械手臂抓住较重的物体时，操纵器需要承受较大的弯曲强度，这需要操纵器具有较强的抗弯性。机械手臂不应该太重，机械手臂上的动力单元应要易于操作。另外，由于机械手的重量太大，旋转过程中的惯性很大，所需的力和扭矩应该很大，因此液压驱动更合适。
（四）PLC机械手臂的控制器
控制器差会影响机械手臂的，所以是有必要选择性能较稳功能较强的控制器。随着工业控制技术的变强软硬件的提升机械手臂控制器拥有了充分的选择条件，而以往的机械手臂的控制系统大多是由单片机控制的。驱动IC容易过热从而把电动机烧坏，最近这些年可编程控制器也慢慢地取代了以往的单片机控制器，它的稳定性比之更好。可是现在的工业发展，对机械手臂的功能也要求提高，它现在需要的是多自由度的机械手臂。从机械手臂的控制方式也反映了日益复杂的趋势。
（五）PLC机械手臂的控制算法
自适应控制方法和模糊控制方法是最精确的控制方法，广泛用于现代控制，特别是在航空航天和军事领域。PID控制作为最基本的控制方法，控制精确度较低，因此有许多PID控制对精度要求不高。而很多领域，会用很多控制方法来实现性价比。机械手臂的精度不高的话，这时PID控制理论可以充分的利用起来。这个理论有很高的实用性，可以做到精度和速度的双重效果。
（六）PLC 机械手臂精确定位的原理
目前，PC和PLC的控制器是机械手臂的主要控制器。相对于继电器控制需要大量的继电器和计数器来实现自动化功能，而PLC的出现减少了自动控制硬件所占空间。虽然PLC最初只具有电路逻辑控制功能，但随着系统的不断发展，它具有逻辑控制，定时控制，模拟控制和多机通信等功能，几乎可以与计算机匹配。PLC的模块化允许用户根据他或她自己的需要选择模块。为了实现精确定位，使用PLC。当网络摄像机识别出目标时，先会将目标图像传到计算机进行处理，然后将处理后的数据传输到定位模块，然后伺服电机控制模块驱动伺服电机。编码器读取伺服电机的运行数据并将其值返回定位模块以进行有效控制，然后使用遮光开关确定电机的运动极限位置。PLC机械手的精确定位方法主要包括：
1）当机械手臂原位按下左限位开关和上限位开关时，机械手臂开始下降到左侧位置并按下限位开关，然后停止：机械手臂夹紧工件后，机械手臂开始上升，在按下上限位开关后，机械手臂停止：机械手臂开始向右移动，直到按下右限位开关；将机械手臂降低到正确位置后按下限位开关。工件放到正确位置，然后下限位开关会自停，这时机械手臂开始上升，直到按下上限开关，机械手臂开始向左移动，直到按下左限位开关。在此循环结束时，再次按下操作按钮以开始下一个循环。
2）在连续模式开始后循环以上动作，即周期性连续操作。
图13 可编程控器及其它模块图
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引言
随着工业生产线自动化程度的提高，对工人的伤害降低，同时也大大增加了工作质量与效率让工人的工作简单化，这也避免一些有害物质对人形成伤害，如化工、航空航天、冶金等。
机械手涉及到自由度、精度、重复定位精度。承载能力及最大速度等。而随着电子与传感技术在机械手的应用越来越多，机械手成为了工业生产中不可或缺的因素。
固定位置机械手臂无法灵活应用于多工位，长距离生产线，设计的往复式升降气动机构可弥补这一缺陷。气动夹持机械手臂主要由移动平台和机械手组成。与传统的定位机械手相比，具有工作范围广，定位精确，使用灵活方便等特点。
因为PLC的运作能力强，生产易于实现。因此而设计的机械手，非常有效的提高了生产效率，减轻了工人工作压力，且节约了成本， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
具有很重要的意义。
综合以上所述，可以看出运用机械手是现代工业的大走向 一、PLC机械手臂
（一）PLC控制的概述
传统的控制器与继电器的控制板的布线繁杂。随着控制系统的复杂性和微机的发展，如果使用传统的继电器来控制配电盘，控制系统的硬件将变得非常大并占用空间。所以传统的继电器控制板已跟不上时代的需求了。它主要负责的是接收输入模块的信号，且在编程操作后将数据发送到输出模块和定位模块。Q系列CPU模块可分为五个模块：高阶CPU模块，基本CPU模块，双CPU模块，通用CPU模块和过程CPU模块。
（二）PLC机械手臂的机械架构
以机械手臂的历史来看，以往的设备占据的空间大，不适宜在小的地方内使用。而有一些场合需要用多自由度的机械手臂，它需要的是可以在较小的空间灵活的运动。在操作机械手的时候，要先了解机械手的构造，了解它输电的方法和电源。由电路所驱动的机械手臂应用比较广泛，其中有连杆和齿轮，使用的主要结构是齿轮类型。还有一些机械臂，每个都有一个马达。虽然这可以提供操作精度的保证，但是维护很困难，这不利于零件的维护和更换。
图11 机械手臂结构示意图
（三）PLC机械手臂特点分析
目前，许多机械手臂是由液压驱动的高精度驱动控制单元组成。机械手臂主要由机身，水平臂，垂直臂，机械手臂等组成。使用笛卡尔坐标，垂直臂可以在X和Y自由度上提升，水平臂可以Z轴自由移动，垂直运动主要由水平和垂直运动液压缸控制。机械手臂的水平和机械手臂在任意方向移动，机械臂都充当悬臂梁。当操纵器被拉伸并且机械手臂抓住较重的物体时，操纵器需要承受较大的弯曲强度，这需要操纵器具有较强的抗弯性。机械手臂不应该太重，机械手臂上的动力单元应要易于操作。另外，由于机械手的重量太大，旋转过程中的惯性很大，所需的力和扭矩应该很大，因此液压驱动更合适。
（四）PLC机械手臂的控制器
控制器差会影响机械手臂的，所以是有必要选择性能较稳功能较强的控制器。随着工业控制技术的变强软硬件的提升机械手臂控制器拥有了充分的选择条件，而以往的机械手臂的控制系统大多是由单片机控制的。驱动IC容易过热从而把电动机烧坏，最近这些年可编程控制器也慢慢地取代了以往的单片机控制器，它的稳定性比之更好。可是现在的工业发展，对机械手臂的功能也要求提高，它现在需要的是多自由度的机械手臂。从机械手臂的控制方式也反映了日益复杂的趋势。
（五）PLC机械手臂的控制算法
自适应控制方法和模糊控制方法是最精确的控制方法，广泛用于现代控制，特别是在航空航天和军事领域。PID控制作为最基本的控制方法，控制精确度较低，因此有许多PID控制对精度要求不高。而很多领域，会用很多控制方法来实现性价比。机械手臂的精度不高的话，这时PID控制理论可以充分的利用起来。这个理论有很高的实用性，可以做到精度和速度的双重效果。
（六）PLC 机械手臂精确定位的原理
目前，PC和PLC的控制器是机械手臂的主要控制器。相对于继电器控制需要大量的继电器和计数器来实现自动化功能，而PLC的出现减少了自动控制硬件所占空间。虽然PLC最初只具有电路逻辑控制功能，但随着系统的不断发展，它具有逻辑控制，定时控制，模拟控制和多机通信等功能，几乎可以与计算机匹配。PLC的模块化允许用户根据他或她自己的需要选择模块。为了实现精确定位，使用PLC。当网络摄像机识别出目标时，先会将目标图像传到计算机进行处理，然后将处理后的数据传输到定位模块，然后伺服电机控制模块驱动伺服电机。编码器读取伺服电机的运行数据并将其值返回定位模块以进行有效控制，然后使用遮光开关确定电机的运动极限位置。PLC机械手的精确定位方法主要包括：
1）当机械手臂原位按下左限位开关和上限位开关时，机械手臂开始下降到左侧位置并按下限位开关，然后停止：机械手臂夹紧工件后，机械手臂开始上升，在按下上限位开关后，机械手臂停止：机械手臂开始向右移动，直到按下右限位开关；将机械手臂降低到正确位置后按下限位开关。工件放到正确位置，然后下限位开关会自停，这时机械手臂开始上升，直到按下上限开关，机械手臂开始向左移动，直到按下左限位开关。在此循环结束时，再次按下操作按钮以开始下一个循环。
2）在连续模式开始后循环以上动作，即周期性连续操作。
图13 可编程控器及其它模块图
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