馬世鑫

摘 要：近年，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，我國的工業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，現(xiàn)代化技術(shù)很好的取代了傳統(tǒng)的人工勞動力，隨著人們對生產(chǎn)效率不斷提出新的要求。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程中，越來越多的工業(yè)過程加入了現(xiàn)代化的技術(shù)。很好的避免了環(huán)境惡劣情況的影響。特別是機械手的應(yīng)用，其系統(tǒng)組成相對簡單并且不污染環(huán)境、組件價格便宜和系統(tǒng)安全可靠等特點，已經(jīng)滲透到工業(yè)的各個領(lǐng)域，在工業(yè)的發(fā)展與成長中占據(jù)了重要的地位。

關(guān)鍵詞：機械手;氣動系統(tǒng);控制系統(tǒng);PLC

一、氣動機械手相關(guān)技術(shù)概況

1.1 氣動技術(shù)簡介

顧名思義，很好的利用了氣體的壓力來完成動力的提供。該技術(shù)很好的符合了時代價值觀念，具有綠色，環(huán)保，安全，穩(wěn)定的優(yōu)秀特性。另外來說，該技術(shù)能夠避免外界環(huán)境的影響。取材容易，技術(shù)成本低，極大地提升了企業(yè)的整體效益。現(xiàn)階段已經(jīng)成熟的應(yīng)用到了我國工業(yè)生產(chǎn)的各個層次，隨著技術(shù)的發(fā)展，相信會在我國的醫(yī)藥領(lǐng)域大量的使用。

該技術(shù)已經(jīng)大量的在工業(yè)生產(chǎn)中使用，并不斷地朝著智能化的方向發(fā)展，從全球的范圍來看，西方的資本主義國家在該領(lǐng)域發(fā)展的比較迅速，占領(lǐng)了大量的市場份額。我國在該領(lǐng)域起步較晚，技術(shù)方面不沒有特別的嫻熟。隨著我國技術(shù)的進步，相信我國能夠在該領(lǐng)域不斷地實現(xiàn)進步，使得該技術(shù)朝著集成化，小型化，智能化的方向發(fā)展[6]。

1.2 控制技術(shù)簡介

控制模塊作為整個設(shè)備的核心模塊，起到了舉足輕重的影響。更好的實現(xiàn)有效穩(wěn)定的控制，才會進一步的提升整個裝置的運行效率?，F(xiàn)階段來看，我國在該領(lǐng)域主要是使用了PLC系統(tǒng)完成裝置的控制。PLC系統(tǒng)又名可編程操作系統(tǒng)，很好的運用了自身強大的邏輯功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的計算與存儲。這一控制系統(tǒng)很好的完成了我們所需要的各項任務(wù)。在過去時間里，我們工業(yè)上的控制模塊主要是采用了繼電器模塊，該傳統(tǒng)的控制方式存在著大量的缺點與不足，不能夠很好的起到準確的控制作用。PLC系統(tǒng)作為新生代的控制系統(tǒng)，很好的代替了傳統(tǒng)的工業(yè)裝備控制模塊。該控制系統(tǒng)能夠很好避免外界環(huán)境對其的干擾，實現(xiàn)更加穩(wěn)定的運行，另外該項技術(shù)采用了梯形語言，能夠很好地實現(xiàn)邏輯控制，操作人員的整個操作過程變得更為簡便理解。

二、控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計

2.1.1.控制系統(tǒng)的性能要求分析

機械手一般都是在左上限位的地方，除非工作才會有所移動。且不工作時候，機械手不會抓取任何東西，往往靜止于原點。只有按下啟動按鈕，才會正式工作，并且這一工作是往返來回進行的，按下回停止按鈕才會重新歸于原點。啟動按鈕被按下時，機械手會下降到下限位，此時碰觸到了下限位開關(guān)，并終止下降，同時夾緊電磁閥上電，機械手中的原有物品也會感受到一個更加緊的握力，不過距離物品被真正抓緊，需要一個2S的緩沖期。在這之后，物品就可以借助機械手的運輸移動位置，實現(xiàn)它去往上限位的目的，并且可以控制機械手向右方運行，不過這還需要啟動上限位開關(guān)配合，在右行到達右限為時，碰觸到右限位開關(guān)從而機械手進行下行，到達下限位后，碰觸到下限位開關(guān)，機械手電磁閥失電，機械手會感受到一個突然放松的力，放下手中原有物品，不過這同樣需要一個2s的緩沖期，這一次啟動上限位開關(guān)，則是為了控制機械手向左運動，以便它能重新在原點進行新一輪的工作，轉(zhuǎn)入其他工作流程。

2.1.2.控制系統(tǒng)的功能模塊分析

針對于本次設(shè)計，裝置的控制系統(tǒng)主要是包含了自動功能模塊以及回原位模塊。后者實現(xiàn)的作用是能夠穩(wěn)定準確的確定裝置的狀態(tài)，并很好地判斷是否在原位，若否，我們就可以采用人工控制的方式，使其歸位。完成上述的一系列動作之后，前者就能夠很好地實現(xiàn)功能，完成裝置的自動工作要求。

2.2 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.2.1 PLC 選型

針對于本次設(shè)計，我們選用了如圖3-1的控制模塊。裝置的氣缸模塊由限位開關(guān)提供有效的控制，很好地完成了對氣缸位置的檢測，以及驅(qū)動氣缸的運動狀態(tài)。本次方案中，氣缸的兩側(cè)分別安裝了兩個開關(guān)，穩(wěn)定了提供了信息的輸入。對于整個控制模塊，該包含了十六個接口，這一系列的擴展接口很好的完成了數(shù)據(jù)的輸入與輸出。為整個裝置很好的提供了穩(wěn)定的控制。另外該系統(tǒng)中包含了大量的指示燈，方便了操作人員的操作，能夠很好地實現(xiàn)操作過程。另外，大量的該系統(tǒng)還包含了十八個輸出接口。

2.2.2 PLC 與計算機通訊設(shè)計

隨著我國計算機技術(shù)的發(fā)展，信息時代到來。PLC也伴隨著到來，所以來說，該模塊很好的實現(xiàn)了通訊的各項功能，很好的完成了各類信號的傳遞。該系統(tǒng)主要是采取了數(shù)字信號的傳遞模塊，很好的解決了數(shù)據(jù)傳遞過程中的失真問題，更好的完成了裝置之間的信息與數(shù)據(jù)的交流?？偟膩碚f，該系統(tǒng)的通訊模式包含了串行以及并行種類，具體來說如圖3-3。前者主要是采取了一對一的傳遞過程，每一個輸出對應(yīng)一個輸入，不能錯位傳遞信號。而后者可以很好的完成輸入端與輸出端的不對應(yīng)關(guān)系。更好的完成數(shù)據(jù)的傳遞。綜上所述，前者的速度是慢于后者的速度。但是相對于成本來說，因為前者只需要兩根簡單的數(shù)據(jù)線即可，很好的實現(xiàn)了成本的節(jié)約。所以大量的使用在我國工業(yè)自動化領(lǐng)域[12]。對于計算機以及PLC系統(tǒng)來說，我們最終還是選擇了串行通信模式，更好的實現(xiàn)通信功能。

三、總結(jié)

在本次設(shè)計中，我們很好地分析了機械手的設(shè)計過程。從裝置的硬件入手，仔細分析了該裝置的各類組成部分。還從程序方面進行了設(shè)計完善。最終基本上達到了我們的需求目的，很好地完成了我們本次設(shè)計目標，其中還有一系列的小細節(jié)沒有做到完善處理。在之后的學習生活中，我一定要進行更完善的補充。另外，針對于我國的工業(yè)化生產(chǎn)來說，現(xiàn)在的基本趨勢是裝備的智能化以及人性化，這一系列高新技術(shù)的存在，極大地推動了我國工業(yè)的發(fā)展，為我國的經(jīng)濟發(fā)展提供了更充足的動力。

參考文獻

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[2]林海波，王延兵，張毅.基于ADAMS 的機械手的動力學分析[J].制造業(yè)自動化，2012，34（11）：80-83

[3]謝志江，孫玉等.基于 ANSYS Workbench 的搬運機械手結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J].機械與電子，2010（1）：65-67

[4]齊進凱.氣動機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計、分析及控制的研究[D].上海：東華大學，2006