基于PLC的机械手控制系统设计+仿真图(4)
其中带动手臂旋转并能支撑机械手的全部重量的机构是底盘。底盘采用舵机驱动，同时，在底盘上装有限位开关，旋转角度最大可达到180度。
手臂是机械手的主要部分之一，它是支撑工件、手爪让它们运动的支撑机构。本设计手臂由竖轴和横轴两部分组成、可完成升降、伸缩的动作。手臂采舵机带动螺母、丝杠来完成升降和伸缩的动作。由可编程控制器发出信号从而控制步舵机运转，同时在纵横轴的两端分别加限位开关限位。采用螺母、丝杠结构传动的特点是易于自锁、位置精度较高，传动效率较高。
2.1.3 机械手驱动
本论文对于机械手的关节驱动机构选用舵机驱动，选择电机的一个重要参数就是驱动功率。例如计算一号电机的功率步骤如下，首先采用公式为(1)和(2)简化已设计好的机械手模型。
假设手臂的简化质量为 =5.0kg，重物的质量为 =5.0kg，机械系统其它转动件的质量为 =5.0kg，总质量为m= + + =15.0kg，手臂简化长度为L=200mm=0.2m，近似得到转动惯量为J=15×0.22=0.6kgm2。设电机经减速后作用在机械手臂上的转速为n=20r/min即ω=2.094rad/s，电机自身的角速度为ω=6.28rad/s， =0.5×0.6× =1.315W。
通过计算可以得出MG996R舵机的驱动功率恰好适合本文设计的机械手。此款机械臂的动力系统采用金属齿轮的大扭力舵机。机械臂伸展时，手臂的回转半径可以达到355mm，如果舵机的扭力不够大，机械臂会剧烈抖动，甚至会烧坏舵机，所以在机械臂的重要受力关节采用大扭力的金属齿轮舵机。MG996R舵机的扭力非常大，运行顺滑，噪音小，可以充当机械手臂的驱动。
2.1.4 控制要求
机械手的控制动作主要包括四个步骤：(1)手臂进行上下的直线动作。(2)手臂进行左右的直线动作。(3)手爪夹紧动作。(4)机械手整体旋转动作。
手臂采用舵机驱动，由PLC发出控制脉冲控制舵机运转，实现手臂的进给和定位，手爪采用舵机驱动。
2.1.5 机械手工作流程
机械手工作流程是：开始运行后，如果机械手不在初始位置上，舵机开始运转(横轴向手抓方向移动，竖轴向上移动)。归位后首先横轴舵机工作，横轴开始前伸；前伸到指定位置后，手爪舵机得电带动手爪进行旋转；当传感器检测到限位磁头时，舵机停止，可编程控制器控制电磁阀动作，手爪张开；延时一段时间，竖轴舵机工作，竖轴开始下降；下降到指定位置后，电磁阀复位，手爪夹紧；延时一段时间过，竖轴上升，同时横轴开始缩回、底盘舵机带动底盘开始旋转；当竖轴、底盘、横轴都到指定位置后，横轴开始前伸；到指定位置后手爪旋转，然后竖轴开始下降，电磁阀进行动作，手爪张开；延时后竖轴上升复位，然后开始进行下一周期动作。
2.2 继电器控制方式
控制继电器是一种自动电器，它适用于远距离接通和分断交、直流小容量控制电路，并在电力驱动系统中供控制、保护及信号转换用。控制继电器的输入量通常是电流、电压等电量，也可以是温度、压力、速度等非电量，输出量则是触点动作时发出的电信号或输出电路的参数变化。继电器的特点是当其输入量的变化达到一定程序时，输出量才会发生阶跃性的变化。
继电器的输入量通常是电流、电压等电量，也可以是温度、压力、速度等非电量，输出量则是触点动作时发出的电信号或输出电路的参数变化。继电器的特点是当其输入量的变化达到一定程序时，输出量才会发生阶跃性的变化。
2.3 PLC控制方式
可编程序控制器(Programmable Logic Controller)简称PC或PLC，是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来，它不断吸收微计算机技术使之功能不断增强，逐渐适应复杂的控制任务。
下一篇：51单片机智能小车控制系统设计