駱晨

摘 要：本文的控制對象是由三個操縱器組成的一組操縱器。每個機械手完成八個基本動作，三個機械手相互配合。機械手由氣缸驅(qū)動，氣缸由電磁閥控制。限位開關(guān)檢測操縱器是否達到固定位置。本文以西門子S7-200系列CPU224為核心，對EM221數(shù)字輸入模塊和EM222繼電器輸出模塊進行了擴展。機械手的開關(guān)信號直接輸入PLC，PLC通過中間繼電器控制電磁閥。在軟件方面，設(shè)計了主程序和子程序。主程序控制操縱器組動作，子程序控制每個操縱器動作。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機械手;自由度;結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖分類號：TP241 文獻標識碼：A

0 引言

機械手最初用于汽車制造業(yè)，通常用于焊接、噴漆、裝卸和搬運。機械手擴大了人的手、腳和大腦的功能。在危險、有害、有毒、低溫、高熱的環(huán)境中工作，可以替代人類。它可以代替人完成繁重單調(diào)的重復性工作，提高勞動生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

1 機械手總體設(shè)計

主要由4個大零件和5個液壓缸組成的操縱機械手：（1）手使用線性液壓缸通過機構(gòu)的運動來進行手柄的打開和關(guān)閉。（2）對于手腕，使用旋轉(zhuǎn)的液壓缸將手旋轉(zhuǎn)180°。（3）手臂使用線性液壓缸以實現(xiàn)手臂的位移。（4）機體采用線性液壓缸和旋轉(zhuǎn)液壓缸進行臂的抬升和旋轉(zhuǎn)。

2 手部設(shè)計

在拉桿3的作用下，釘子的銷釘2的上拉力為F，兩個手指1在銷釘上的反作用力通過中心點O分別是F1和F2，力的方向跟中心線OO1和OO2平行，交F1和F2的延長線于A及B。

式中a為手指的回轉(zhuǎn)支點到對稱中心的距離;為育苗盤手柄被夾緊時手指的銷軸方向與兩回轉(zhuǎn)支點的夾角。

3 機械手運動分析

3.1 機械手對象的建模

在機械手運動仿真中使用函數(shù)來驅(qū)動機械手模型。首先，6個關(guān)節(jié)角度的變化范圍要有限制，然后輸入匹配角度或調(diào)整滑塊以更改機器人關(guān)節(jié)角度，這將改變機器人末端效果集的位置。

3.2 機械手運動學分析

機械手運動學分析處理的元素主要是位置、速度和加速度等與時間的關(guān)系。

3.2.1 正問題情況

利用Robotics Toolbox中函數(shù)和來處理機械手運動學仿真的正問題情況。

關(guān)節(jié)坐標系的初始位置，機械手關(guān)節(jié)的最終位姿由函數(shù)控制，則執(zhí)行將得到機械手末端執(zhí)行器的齊次坐標變換矩陣。在運動過程中通過函數(shù)來捕捉末端執(zhí)行器的姿態(tài)變化軌跡。

手臂的末端在兩秒鐘內(nèi)從原始位置移動到[0 pi/2～pi/2000]的空間坐標變化。最終效果的x軸從0.7 m移至0.19 m，y軸不變，而z軸從-0.6 m移至-1.2 m，關(guān)節(jié)角變化之間的關(guān)系在正動力學方程中。

3.2.2 逆問題情況

利用Robotics Toolbox中函數(shù)、函數(shù)和函數(shù)來處理機械手運動學仿真的逆問題情況。

3.3 機械手動力學分析

機械手動力學分析的正問題情況使用Robotics Toolbox中的函數(shù)和函數(shù)來處理的。

4 結(jié)論

控制器由自由度技術(shù)的可編程控制器控制，這是機電一體化的現(xiàn)代自動化生產(chǎn)線的重要輔助手段。他可以做到上下，左右和望遠鏡的三維運動。更適合現(xiàn)代量產(chǎn)和靈活生產(chǎn)。它可以完成物品、材料、機械零件等的運輸、搬運、裝卸和其他操作。遵循某些控制要求和程序，并在必要時更改程序以更改操作。

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