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仿真機械手臂設計范文第1篇

關鍵詞：PLC；機械手；控制

中圖分類號：TP241 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0013-02

隨著工業機械手的廣泛應用，其已經成為自動化控制領域的重要技術。在制造業不斷發展的今天，機械手一方面可以代替人工進行生產線的作業，另外一方面機械手可以按照實際生產工藝的要求，按照一定的時間和程序設置來完成工作的卸載和傳送。機械手的廣泛應用可以大大的提高勞動生產率，加快我國制造業的轉型與升級。如果機械手采用傳統的繼電器進行控制，則會直接造成系統原件比較繁雜、穩定性差以及出現故障概率高的特點。隨著PLC技術的廣泛應用，通過使用PLC來設計機械手的控制系統，可以保證較高的可靠性和較低的故障率，使用起來也相對簡單。本文通過采用可編程控制器PLC來實現機械手的控制系統設計，使得控制過程精確可靠，使得在實際生產過程中變得明確和清晰。

1 機械手機構的液壓系統分析

本文的機械手設計案例以鍛造車間的機械手為例，該機械手處在高溫的操作環境之中，機械手所要實現的功能就是將高溫的鍛件棒材加持到鍛造工位的傳送帶上。實現對棒料準確的搬運，替代人工操作，改善工作環境。機械手的液壓系統主要包括了液壓驅動、手臂的升降和收縮等系統，再加上液壓馬達。液壓換向回路使用三位四通閥進行控制。在機械手設計的過程中應該考慮以下幾個方面的問題：（1）鍛件的重量較大，機械手應該具備較大的夾緊力。同時工件在移動的過程中還會出現較大的慣性，保證工件不會脫落。（2）機械手的手指應該具備一定的夾角，手指的開閉角直接影響著工件能否順利的加持到鍛造工位上，對于手指的開閉幅度具有嚴格的要求；（3）機械手應該保證工件在搬運過程中的準確定位，必須要根據鍛造工件的形狀來選擇機械手手指的形狀；（4）由于鍛件處在高溫狀態，在加持過程中應該保證機械手具有較高的強度，另外機械手的結構應該盡量緊湊，使得機械手的重心能夠維持在手臂的回轉軸線上。（5）在機械手設計的過程中，應該考慮到被抓工件的要求。如果是圓柱形鍛件，則應該考慮使用V型手指，圓球形的工件考慮采用三指狀的手指，方便加持工件。對于那些表面質量要求比較高的工件，應該在機械手的手指上加上泡沫墊片，防止加持部位的損壞。

2 機械手PLC控制系統的設計

2.1 PLC可編程控制器介紹

機械手所使用的PLC控制器主要包括了CPU、信號輸入模塊、數據輸出模塊、CPU擴展單元以及編程模塊。CPU相當于PLC的心臟，完成對輸入信號和數據的處理，將這些數據存儲在存儲器中。對于輸入和輸出模塊而言，輸入的信號主要有分為兩個類別，分別為電壓信號和電流信號，如果外在的信號比較尖銳，則會造成PLC的CPU損壞。另外為了控制外來的負載的額度，可以通過小型繼電器的使用，來實現外來負載的隔離。在PLC中編程器主要是用來檢測各種信號的運行狀態，一般使用編程器的狀況為邏輯輸入有誤或者需要檢修的時候。本文中的PLC電源使用的是24V直流電源或者220V的交流電源，機械手的PLC控制器選擇類型為西門子20EDR-1，有兩個輸入和輸出模塊，在A/D轉換方面選擇AD041型號，所設計的PLC框架如圖1所示。

其中PLC的基本參數如表1所示。

本系統的輸入電流信號范圍是5-23mA，對應的十六位進制為0000-1770。用于補碼的轉換數據范圍是3.2-4mA，當輸入電流信號小于3.2mA時，斷線檢測的功能將會被充分啟用，并且將數據轉化為8000。首先對于模擬信號和數字信號的轉換方面，在CPU模塊中不能進行量程控制字符的改變，如果需要改變，則必須進行斷電后重新操作。

2.2 機械手位移傳感器的選擇

位移傳感器的選擇對于機械手的設計具有重要的意義，機械手臂的升降和旋轉都需要位移傳感器的作用，還應該把位移數據準確的顯示在屏幕上，主要目的就是滿足機械手臂的位移和速度測定。目前通用的傳感器為光柵位移傳感器，當傳感器的兩塊光柵的位置發生相對變化時，光敏電阻發生變化，實現了電信號傳遞，從而轉變為位移信號，實現了位移的精確測量。除了直線位移傳感器外，還需要安裝角位移傳感器，角位移傳感器的類型為E6W5-2014。最后機械手指在加持工件的過程中，需要安裝壓力傳感器，其中輸出信號范圍是5-60mA，電源選擇24V直流電源。在機械手觸摸屏的選擇方面，要求有兩個，首先就是要內存要大，能夠存儲較多的數據，分辨率要大和較高的顯示亮度；其次PLC觸摸屏要有串行通信功能，更好的方便PLC與機械手臂之間的通信。

3 PLC控制系統的程序設計與步進電機選擇

3.1 機械手PLC總控制程序的設計

在機械手臂的下降和上升的程序設計中，只是兩者的輸入和輸出的地址不同。在壓力檢測方面，只有檢測到鍛件毛坯夾緊以后才可以進行下一步的位移動作，所以首先應該進行壓力的檢測，實現了壓力數值的顯示。本文還通過CAE的仿真優化設計，為了進一步實現機械手臂的啟停與位移控制，減少PLC控制器的安裝面的位置，可以將啟動按鈕與停止按鈕進行合并。同時為了確定機械手臂是處于手動工作模式還是處在連續工作模式，需要進行連續工作模式按鈕，可以根據實際的運行情況來調整機械手臂的位置。同時為了保證機械手的正常運行，機械手在每一個工作周期內都要進行初始位置的檢驗，如果不是回到初始位置，則應該執行回到回轉原點的操作。和啟動的程序一樣，機械手臂工作的運行方式也是通過按鈕來實現的，手動按鈕可以實現機械手的各種動作操作，從而滿足實際生產的需求，只需要對步進電機的脈沖時間進行調整，盡量減少機械手的行程。在經過CAE軟件操作的優化的過程中，可以通過以下結果步驟來進行，首先應該對機械手臂的模型進行優化，建立相應的機械傳動機構，包括各種零件的設計以及機械手自由度的設計；其次，對機械手的模型進行運動仿真模擬，測試模型設計是否能夠滿足生產需求；然后細化設計模型，建立設計變量和目標函數之間的關系，得到性能最優的設計參數。本文根機械手的運動要求將機械手的抓取機構進行優化，從而繪制PLC控制流程圖，通過對梯形圖控制程序的編寫，滿足了實際生產機械手的工位需求。

3.2 步進電機選擇

三相步進電機通常將電脈沖信號轉變為角位移信號，步進電機的旋轉是依靠角度的不斷移動而進行的。通過對電脈沖數量的控制，來實現位移的控制。在步進電機的選擇方面，本文采用的是三菱公司的橫軸和縱軸位移的機械手升降機構，最大使用電流為3A。另外PLC啟動技術的控制與傳統的控制技術相比，具有價格低廉和結構簡單等優點。現代化的PLC啟動技術可以分為感知系統、控制程序、主機CPU部分以及執行機構的設計部分。在使用CAE進行軟件仿真模擬的過程中，通過使用鍛件的抓取機構為實際性能的優化目標，通過連桿機構的數次優化和坐標位置優化，使得機械手臂的抓緊力由3.5MN轉變為20.56MN。通過采用虛擬樣機技術可以有效的模擬機械手在實際生產過程中的抓取行為，現夾緊力的不斷提高，具有較大的實際成產意義。表2位本PLC系統中A/D轉換器的基本參數。

四個自由度的機械手臂的設計具有一定的普遍性和實用性，在PLC控制的模式下，實現鍛件從一個位置運送至另一個位置，準確的實現位置定位和完成各項動作。在實際操作的過程中可以通過觸摸屏完成各項操作和讀取機械手實際的運行狀態，包括壓力和位移數值等信息，方便對機械手進行很好的控制。

4 結語

PLC控制技術在機械手設計領域中已經得到了廣泛的應用，從而使得機械手在工業領域中得到了廣泛的應用。本文在分析參考文獻的基礎上，借鑒傳統機械手的設計方案，對適用于工廠鍛件搬運的機械手PLC控制系統進行了CAE模擬仿真和設計。首先對機械手液壓機構進行了深入的分析，得到機械手控制的三個關鍵因素；然后對適合機械手的PLC控制器、壓力和位移傳感器進行了相關技術參數選擇，同時還對整體程序的設計進行了相關闡述，希望能夠給以后的機械手PLC控制設計提供參考價值

參考文獻

[1]尤崢.全自動沖壓生產線在轎車生產中的應用效益分析[J].鍛造與沖壓，2005，9（4）：6-8.

[2]鄒立連.一種汽車覆蓋件自動化沖壓線改造的實際應用[J].制造業自動化，2004，26（12）：73-74.

仿真機械手臂設計范文第2篇

論文關鍵詞：PLC,三維機械手,步進控制

隨著自動化控制領域的不斷發展，智能機械手的不斷推新，機器人手臂的智能化程度不斷提升，連續多角度控制的機器人手臂的出現，給機械手的教學帶來了新的挑戰。原來的教學機械手均以兩維空間模擬仿真教學為主。自2007年全國電工電子技能大賽以來，三維空間的機械手的教學需求尤為突出。

一、三維機械手的硬件結構

圖1所示是該三維機械手的實物圖。整個三維機械手能完成八個自由度動作，手臂伸縮、手臂旋轉、手爪上下、手爪緊松。手爪提升氣缸采用雙向電控氣閥控制，氣缸伸出或縮回可任意定位。磁性傳感器用來檢測手爪提升氣缸處于伸出或縮回位置。手爪抓取物料由單向電控氣閥控制，當單向電控氣閥得電，手爪夾緊磁性傳感器有信號輸出，指示燈亮，單向電控氣閥斷電，手爪松開。旋轉氣缸用來控制機械手臂的正反轉，由雙向電控氣閥控制。接近傳感器用來判斷機械手臂正轉和反轉到位后，接近傳感器信號輸出。雙桿氣缸用來控制機械手臂伸出、縮回，由雙向電控氣閥控制。氣缸上裝有兩個磁性傳感器，檢測氣缸伸出或縮回位置。緩沖器對旋轉氣缸高速正轉和反轉到位時，起緩沖減速作用。

二、三維機械手的動作過程

圖2所示是該三維機械手的動作示意圖。當需將工件有右工作臺搬至左工作臺時，在按下啟動的時候，右工作臺傳感器判斷有無工作，若有機械手動作，若無，機械手停止。當機械手左旋并前伸到位準備下降時，為了確保安全，必須在左工作臺上無工件時才允許機械手下降。也就是說，若上一次搬運到左工作臺上的工件尚未搬走時，機械手應自動停止下降。

圖1 三維機械手實物圖 圖2三維機械手動作示意圖

三維機械手的工作過程為：（1）從原點開始前伸；（原點位置為機械手右旋到限位，手臂縮回，手爪上升到上限位，手爪放松）（2）到前限位后開始下降；（3）倒下限位后，機械手加緊工件，延時2s；（4）上升；（5）到上限位后，縮回；（6）到后限位后，左旋；（7）到左限位后，前伸；（8）到前限位后，下降；（9）到下限位后，機械手松開，延時2s；（10）上升；（11）到上限位后，縮回；（12）到后限位后，右旋，返回原點。

根據三維機械手的工作過程及要求，可以畫出機械手的動作流程圖，如圖3所示。

圖3 機械手動作流程圖 圖4機械手狀態轉移圖

三、PLC硬件的選擇和I/O點分配

PLC的種類非常多，根據三維機械手的控制要求，由于其輸入、輸出節點少，要求電氣控制部分體積較小，成本低，并能夠用計算機對PLC進行監控和管理，故選用日本三菱（MITSUBISHI）公司生產的多功能小型FX1N-40MR-001主機。該機型合計有輸入輸出點40個，其中24個輸入點和16個輸出點，采用繼電器方式有觸點輸出，能交流、直流負載兩用。內部主要有：輔助繼電器1280個，其殊功能輔助繼電器256個，斷電保持輔助繼電器1152個；狀態繼電器1000個；定時繼電器256個；計數繼電器256個；數據寄存器8256個。

根據圖3所示的三維機械手動作流程圖，確定電氣控制系統的I/O點分配，如表1所示。

根據圖3流程圖和表1的I/O分配表，可以編制出機械手的狀態轉移圖，如圖4所示。

四、控制程序的設計方法及編程運行

常用的PLC程序設計方法有經驗法和順序功能法。根據圖4狀態轉移圖，編制的步進梯形圖程序如圖5所示。

表1 三維機械手控制I/O分配表

輸入

輸出

名稱

輸入點

名稱

輸出點

停止

SB1

X0

手爪緊/松氣缸閥

YV1

Y1

啟動

SB2

X1

手臂氣缸伸出閥

YV2

Y2

物品檢測傳感器

SQ0

X2

手臂氣缸縮回閥

YV3

Y3

氣動手爪傳感器

SQ1

X3

提升氣缸下降閥

YV4

Y4

旋轉左限位接近傳感器

SQ2

X4

提升氣缸上升閥

YV5

Y5

旋轉右限位接近傳感器

SQ3

X5

旋轉氣缸左移閥

YV6

Y6

伸出臂前點限位傳感器

SQ4

X6

旋轉氣缸右移閥

YV7

Y7

縮回臂后點限位傳感器

SQ5

X7

提升氣缸上限位傳感器

SQ6

X10

提升氣缸下限位傳感器

SQ7

X11

圖5 步進控制梯形圖

圖5中，M8044是用作原點條件，判斷機械手是否在原點開始工作。

如果要實現斷電保護，在圖5的步進控制梯形圖中，將普通輔助/計時/狀態繼電器均換成斷電保護型。

上電后，直接初始狀態繼電器S0，在滿足原點條件繼電器M8044下，按下啟動按鈕SB2，X1得電，進入等待狀態繼電器S20；此時物品檢測傳感器SQ0檢測到上料端有料，X2得電，進入機械手臂伸出狀態S21；機械手伸出Y2得電，機械手前伸到前限位時，進入機械手下降狀態；機械手下降Y4得電，機械手下降到下限位時，進入機械手抓料延時狀態；機械手抓緊并延時，延時時間到，進入機械手上升狀態…………如此，每當該步動作到位，限位條件滿足時，狀態轉移進入下一工作步，進行動作。

需要停止時，按下停止按鈕SB1,X0得電，停止標志繼電器M0得電并自鎖，當機械手右旋到有限位時，如果停止標志有信號，則機械手回到初始狀態，如果停止標志沒有信號，則機械手進行下一周期的搬運工作。

五、結束語

本文以三維機械手為例介紹了日本三菱MITSUBISHI公司生產的FX1N系列微型可編程控制器在步進控制中的設計應用。闡述了三維機械手的動作原理，設計要求，程序設計方法等。本文介紹的程序在實際生產和各屆各級電工電子技能大賽中獲得成功的應用。

參考文獻

[1] FX1N series Programmable Controllers Hardware Manual，Mitsubishi electric corporation，1999

[2] MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION 三菱微型可編程控制器MELSEC-F FX1N使用手冊 2007.11.

[3] 亞龍YL-235A型光機電一體化實訓考核裝置實訓指導書.亞龍科技集團.2008.

仿真機械手臂設計范文第3篇

摘 要 通過對機械設計、制造及其自動化專業課程的學習，總結大學所學的知識，對工業機械手各部分機械結構和功能的論述和分析，以及實際操作中的應用情況，設計了一種圓柱坐標形式的數控機床上下料機械手。重點針對機械手的手爪、手腕、手臂、腰座等各部分機械結構以及機械手控制系統（傳動系統、驅動系統）進行了詳細的設計。同時對其控制系統和液壓系統進行了理論分析和設計計算。基于PLC對機械手的控制系統進行了深入細致的設計，通過對機械手作業的工藝過程和控制要求的分析，設計了控制系統的硬件電路，同時編制了機械手的控制程序。設計達到了預期目標。

關鍵詞 機械手 PLC 液壓伺服定位 電液系統

由于工業自動化的全面發展和科學技術的不斷提高，對工作效率的提高迫在眉睫。單純的手工勞作以滿足不了工業自動化的要求，因此，必須利用先進設備生產自動化機械以取代人的勞動，滿足工業自動化的需求。其中機械手是其發展過程中的重要產物之一，它不僅提高了勞動生產的效率，還能代替人類完成高強度、危險、重復枯燥的工作，減輕人類勞動強度，可以說是一舉兩得。在機械行業中，機械手越來越廣泛的得到應用，它可用于零部件的組裝，加工工件的搬運、裝卸，特別是在自動化數控機床、組合機床上使用更為普遍。目前，機械手已發展成為柔性制造系統FMS和柔性制造單元FMC中一個重要組成部分。把機床設備和機械手共同構成一個柔性加工系統或柔性制造單元，可以節省龐大的工件輸送裝置，結構緊湊，而且適應性很強。但目前我國的工業機械手技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，應用規模和產業化水平低，機械手的研究和開發直接影響到我國機械行業自動化生產水平的提高，從經濟上、技術上考慮都是十分必要的。因此，進行機械手的研究設計具有重要意義。

一、設計目的

目前，我國大多數工廠的生產線上數控機床裝卸工件仍由人工完成，其勞動強度大、生產效率低，而且具有一定的危險性，已經滿足不了生產自動化的發展趨勢。為了提高工作效率，降低成本，并使生產線發展成為柔性制造系統，適應現代機械行業自動化生產的要求，針對具體生產工藝，結合機床的實際結構，利用機械手技術，設計用一臺上下料機械手代替人工工作，以提高勞動生產率。本機械手主要與數控機床組合最終形成生產線，實現加工過程的自動化和無人化。

二、發展現狀和趨勢

目前，國內外各種機械手和機械手的研究成為科研的熱點，其研究的現狀和大體趨勢如下：

1．機械結構向模塊化、可重構化發展。

2．工業機械手控制系統向基于PC機的開放型控制器方向發展，便于標準化、網絡化；器件集成度提高，結構小巧，且采用模塊化結構；大大提高了系統的可靠性、易操作性，而且維修方便。

3．機械手中的傳感器作用日益重要，除采用傳統的位置、速度、加速度等傳感器外，還引進了視覺、聽覺、接觸覺傳感器，使其向智能化方向發展。

4．關節式、側噴式、頂噴式、龍門式噴涂機械手產品標準化、通用化、模塊化、系列化設計；柔性仿形噴涂機械手開發，柔性仿形復合機構開發，仿形伺服軸軌跡規劃研究，控制系統開發。

5．焊接、搬運、裝配、切割等作業的工業機械手產品的標準化、通用化、模塊化、系列化研究；以及離線示教編程和系統動態仿真。

三、具體設計方案

由于機械手手臂運動為直線運動，且考慮到搬運工件的重量較大（質量達30KG），以及機械手的動態性能及運動的穩定性，安全性和較高的剛度要求，因此選擇液壓驅動方式。通過液壓缸的直接驅動，液壓缸既是驅動元件，又是執行運動件，因此不用再額外設計執行件；而且液壓缸實現直線運動，控制簡單，易于實現計算機的控制。

由于液壓系統能提供很大的驅動力，因此驅動力和結構的強度都較容易實現，其關鍵在于機械手運動的穩定性和剛度的設計。因此手臂液壓缸的設計原則是液壓缸的直徑取得大一點（在整體結構允許的情況下），再進行強度的較核。

同時，因為控制和具體工作的要求，機械手的手臂的結構不能太大，若僅僅通過增大液壓缸的直徑來增大剛度，是不能滿足系統剛度要求的。因此，在設計時另外增設了導桿機構，小臂增設了兩個導桿，與活塞桿一起構成等邊三角形的截面形式，盡量增加其剛度；大臂增設了四個導桿，成正四邊形布置，為減小質量，各個導桿均采用空心結構。通過增設導桿，能顯著提高機械手的運動剛度和穩定性，比較好的解決了結構、穩定性的問題。

總的來說，大體是兩個方向：其一是機械手的智能化，多傳感器、多控制器，先進的控制算法，復雜的機電控制系統；其二是與生產加工相聯系，性價比高，在滿足工作要求的基礎上，追求系統的經濟、簡潔、可靠，大量采用工業控制器，市場化、模塊化的元件。

參考文獻：

[1]孫兵,趙斌,施永康.基于PLC的機械手混合驅動控制.液壓與氣動.2005(3):37-39.

[2]孫兵,趙斌,施永康.物料搬運機械手的研制.機電一體化.2005(2):43-45.

[3]王田苗,丑武勝.機電控制基礎理論及應用.北京:清華大學出版社.2003.

仿真機械手臂設計范文第4篇

關鍵詞：六自由度；機械臂；控制系統設計

中圖分類號：TP241.3 文獻標識碼：A

1.六自由度機械臂控制系統設計要求

六自由度機械臂的運動控制硬件分別是機械手的運動控制、驅動電路的底層控制、遠程通信以及遠程控制、視覺傳感和輔助傳感系統和上層控制的人機交互。

在整個自由度機械臂控制系統中，上位機控制系統的主要功能是給操作者提供良好的人機交互界面，而且機械臂的操作能夠通過配套的便攜手柄而實現，所以上位機要對手柄所發射的信號進行有機的掌握和控制，對下位機系統的控制還需要上位機系統給出，同時還要將下位機及機械臂運動狀態信息能夠及時反饋給操作者。操作手柄和下位機作為移動設備而言，上位機控制系統除了能夠提供有線的控制，還要提供相應的無線通信系統，其控制的有效距離在100米左右實現控制的指令和運動反饋的信號達成。在移動載體的設計上，除了放置機械手實現對抓取的射線圖像檢測儀，機械臂和車身上還裝置了兩臺CCD攝像機和兩個自由度的云臺，并相應地配備錄像機以對排爆過程進行全程的記錄。這些信息的反饋就是通過無線圖像模塊實現的。

在機械臂手部的設計過程中，因為機器人的抓手在整個機械臂系統中作為最末端的執行器，在抓取和實現操作工作的時候，其可以根據需要分為鉗式和吸附式。在這個層面上我們主要考慮的是機械臂在進行工具抓取的時候，需要采用鉗式的爪手，在爪手上的電機，我們選擇的是MICRO-STd伺服電機，在電機的尺寸設計上，要保證電力能夠在最小的空間占比和最輕的質量占比，從而滿足于機械臂的靈活性。在機器人的機械臂設計中，機械臂是由四到五個伺服的電機組成的，對伺服電機的控制能夠保障機械臂在不同使用需求上的不同位置和方向的自由變化。機械臂的手臂電機在設計過程中為了滿足其靈活性，選擇的是金屬齒輪的伺服電機。在六自由度機械臂的手腕處，我們采用與爪手處相同的伺服電機，為了能夠更好地保證對工具的夾持和手腕部的回轉設計，六自由度機械臂在其底座的設計上，我們選擇合金壓鑄技藝，從而使得底座能夠支撐起整個手臂的重量，保障其在運行過程中的穩定性。對于標準的伺服機而言，其主要有三條引線，分別為電源線VCC、接地線以及控制信號的傳播線。

2.控制器的設計

在對六自由度機械臂的控制器的設計上，主要采用單片機作為主控制器，通過雙電源為控制機和伺服電機進行供電，從而保障機械臂的正常使用。在串口與電腦以及其他單片機的通信上、在單片機的電源設計上、在電路板的正面部分設計了三個電源的輸入口，其中中間部分的輸入口作為單片機的電源輸入。在伺服電機的電源設計上，其輸入的電壓我們要控制在4.8V～6V之間，伺服電機上下兩側的電源分別為1～6路伺服電機供電和17～32路的電機供電。在六自由度機械臂的設計中，由于需要使用六路，從而在改設計中僅一側的電源就能夠保障滿足供電的需求。

3.VB控制軟件的設計

在設計端口的連接和設置上，主要通過使用串口，使電腦與設置好的端口和控制器達成良好的通信。在設計界面上，我們可以對奇偶校驗、停止位、數據位、比特率這幾個方面進行選擇設置。

對于通道控制，通過對多路伺服電機控制器的有效設置，對機器手臂實現從上到下的伺服電機順序編號，將編號分別對應到爪手到底盤處的六個伺服電機，通過拖動任意的數值拖動條，實現爪手控制。

在速度的調節問題上，因為調節的速度能夠對伺服電機的轉動速度進行控制，在系統設置中，過大的數值調度會影響到機械臂的使用，系統默認的最佳值為300。

在六自由度機械手的控制O計過程中，為了能夠與保障機械手完成復雜和煩瑣的工作，因此在控制系統的設計過程中，要對系統進行嚴格的設計，本文就對VB控制軟件下的六自由度機械臂進行分析。

參考文獻：

仿真機械手臂設計范文第5篇

機電綜合實訓課程的地位

機電專業綜合實訓課程集合了氣壓技術、液壓技術、電機與電氣控制、自動檢測技術、PLC及其自動控制技術、網絡通信技術等相關課程，融合了實訓和生產，是機電專業學生頂崗實習前的綜合課程。

對五年制高職教育而言，由于培養目標定位在為企業培養高技能型人才上，通過機電專業綜合實訓課程的學習，促進學生綜合實踐能力的提升、職業能力的培養、創新思維的發展，緊扣機電專業核心技術，即檢測、控制與執行三大環節展開，同時需具備一定的網絡通信技術。

綜合實訓課程建立在機電結合的基礎上，企業調查結果顯示，機電設備的控制很多都采用PLC作為控制系統。對機電綜合實訓課程，選擇某生產流程的模擬控制系統為實訓載體，通過模擬仿真控制，掌握生產崗位的控制技術，吳中中等專業學校選用了光機電一體化設備YL-235A自動化生產加工系統。

PLC在機電一體化設備教學中的應用

1.PLC在機電一體化設備中的功能

整個系統通過PLC控制，各個環節有序結合。該裝置配置了觸摸屏模塊、PLC、變頻器裝置、氣動裝置、傳感器、氣動機械手裝置、上料器、送料傳動和分揀裝置等實訓機構。根據其特有的屬性，系統的控制部分采用觸摸屏模塊和PLC，執行機構由氣動電磁閥-氣缸構成的氣壓驅動裝置和變頻器控制步進電機的傳送裝置，實現了整個系統自動運行。整個實訓裝置的模塊之間連接方式采用安全導線連接，以確保實訓操作的安全。系統分三大模塊：

（1）送料機構的控制

采用24 V直流減速電機，轉速6 r/min；用于驅動放料轉盤旋轉，PLC通過輸入信號發出輸出信號，驅動送料機構運行。

（2）機械手感應機構的控制

整個搬運機構能完成四個自由度動作，手臂伸縮、手臂旋轉、手爪上下、手爪松緊。機械手的動作通過磁性開關和接近開關的感應信號傳送給PLC，PLC根據內部程序執行發出信號，驅動電磁閥-氣缸完成機械手的動作。

（3）物料傳送和分揀機構的控制

由皮帶輸送、推料氣缸、變頻器、步進電機構成，PLC通過感應信號發出輸出信號給變頻器，變頻器驅動步進電機運行，皮帶轉動，實現物料的傳送，通過傳感器感應信號，使得PLC驅動電磁閥-推料氣缸動作，實現物料分揀。

2.PLC在機電一體化設備控制系統中的設計方法

建立一個PLC控制系統，必須根據被控系統所要求的動作，正確分配I/O口，綜合應用順序功能圖，完成梯形圖的設計，達到所預定的動作過程。

順序控制設計法是按照工藝要求，在各個輸入信號的作用下，根據內部狀態和時間順序，在生產過程中各個執行機構自動地有序地進行操作。首先要根據工藝過程，畫出順序功能狀態圖，然后根據順序功能圖畫出梯形圖。

順序功能圖是描述控制系統控制過程、功能和特性的一種圖形，是描述控制系統控制過程的一種有力工具。利用順序功能圖的方法已經成為控制梯形圖設計的主要方法。利用PLC的編程元素（如狀態寄存器S和輔助繼電器M）來代替各步。

順序功能圖由工步、有向線段、轉換條件和動作組成。順序功能圖的基本結構又分為三種：單序列、選擇序列和并行序列三種形式。如圖1所示：

3.PLC在機電一體化設備中的教學方法

機電綜合實訓課程采用項目、任務型教學，打破教材本身的框架，圍繞PLC課程在設備中的應用展開，將其分解成若干個小任務，結合實際操作，了解該設備所能完成的任務和工作流程，分析設備的硬件組成和各元件功能。通過實際拆裝、編程與調試、故障診斷、維修及保養等，掌握該設備的裝配、操作和維護的能力。

實訓課程采取階段式訓練，并將企業的6S管理融入教學過程中。

1.設備認知，熟悉設備和設備元件，拆裝注意事項，安全用電等。

2.掌握知識，掌握設備需具備的理論知識和操作步驟，注意細節，融入平時所積累的操作經驗和訣竅等。

3.拆裝操作，結合企業實際操作要求，理解拆裝順序和要求，學會工具和儀器的使用，理解設備結構和各部件之間的關系，達到一定的技能水平。

4.編程與調試，掌握PLC編程方法，積累PLC程序編譯經驗，在調試過程中不斷總結經驗和編程技巧，培養學生的創新能力。