平衡装置，根据抓取物体的重量和气缸的运行参数配块重量为的铁块。这样，机械手臂的倾覆力矩就非常小，不会有翻到的状况发生。机身回转机构的计算旋转气压缸所需，驱回惯密。惯计算惯总将回转部件等效为个圆柱体，长为，半径为，其重力总，设启动的角速度，启动时间，所以基于控制四自由度气动式机械手总惯回密，的计算为了方便计算，驱密，回所以驱回惯密驱驱回转气压缸参数计算如下设，工作压力，则由驱得驱所以圆整取气压缸的内径为。本章小结本章对机械手的腰部和机座部分进行了设计计算，确定了腰部气缸的内径和活塞杆直径，算出了壁厚，并对活塞杆的稳定性进行了校核。导向装置采用双向导杆，在横梁端部加装平衡装置减少倾覆力矩。基于控制四自由度气动式机械手机械手的控制系统设计气压传动系统工作原理图图为机械手的气压传动系统工作原理图，表为气路元件图。气源是由空气压缩机通过快换接头进入储气罐，经分水过滤器调压阀油雾器这气动三联件，进入各并联气路上的电磁阀，以控制气缸和手部动作。图四自由度机械手气路原理图表气路元件图序号型号规格名称数量手动截止阀储气缸分水滤气器减压阀油雾器压力继电器二位二通电磁阀二位五通电磁阀单向节流阀行程开关基于控制四自由度气动式机械手可编程序控制器的选择及工作过程可编程序控制器的选择国际上生产可编程序控制器的厂家很多，有日本三菱公司的系列,德国西门子公司的系列日本立石公司的型型等。考虑到本课题机械手的输入输出点少，流程简单，同时又要考虑到成本，因此选择了三菱电机公司的系列。可编程序控制器的工作过程可编程序控制器是通过执行用户程序来完成各种不同控制任务的。为此采用了循环扫描的工作方式。具体的工作过程可分为四个阶段。第阶段是初始化处理。可编程序控制器的输入端子不是直接与主机相连，对输入输出状态的询问是针对输入输出状态暂存器而言的。输入输出状态暂存器也称为状态表该表是个专门存放输入输出状态信息的存储区。其中存放输入状态信息的存储器叫输入状态暂存器存放输出状态信息的存储器叫输出状态暂存器。开机时，首先使状态表清零，然后进行自诊断。当确认其硬件工作正常后，进入下阶段。第二阶段是处理输入信号阶段。在处理输入信号阶段，对输入状态进行扫描，将获得的各个输入端子的状态信息送到状态表中存放。在同扫描周期内，各个输入点的状态在状态表中直保持不变，不会受到各个输入端子信号变化的影响，因此不能造成运算结果混乱，保证了本周期内用户程序的正确执行。第三阶段是程序处理阶段。当输入状态信息全部进入状态表后，工作进入到第三个阶段。在这个阶段中，可编程序控制器对用户程序进行依次扫描，并根据各状态和有关指令进行运算和处理，最后将结果写入状态表的输出状态暂存器中。第四阶段是输出处理阶段。对用户程序已扫描处理完毕，并将运算结果写入到状态表状态暂存器中。此时将输入信号从输出状态暂存器中取出，送到输出锁存电路，驱动输出继电器线圈，控制被控设备进行各种相应的动作。然后，又返回执行下个循环的扫描周期。可编程序控制器的使用步骤在可编程序控制器与被控对象机器设备或生产过程构成个自动控制系统时，通常以七个步骤进行系统设计基于控制四自由度气动式机械手即确定被控对象的工作原理，控制要求，动作及动作顺序。分配即确定哪些信号是送到可编程序控制器的，并分配给相应的输入端号哪些信号是由可编程序控制器送到被控对象的，并分配相应的输出端号。此外，对用到的可编程序控制器内部的计数器定时器等也要进行分配。可编程序控制器是通过编号来识别信号的。画梯形图它与继电器控制逻辑的梯形图概念相同，表达了系统中全部动作的相互关系。如果使用图形编程器或，则画出梯形图相当于编制出了程序，可将梯形图直接送入可编程序控制器。对简易编程器，则往往要经过下步的助记符程序转换过程。助记符机器程序相当于微机的助记符程序，是面向机器的即不同厂家的可编程序控制器，助记符指令形式不同，用简易编程器时，应将梯形图转化成助记符程序，才能将其输入到可编程序控制器中。编制程序即检查程序中每条语法，若有则修改。这项工作在编程器上进行。调试程序即检查程序是否能正确完成逻辑要求，不合要求，可以在编程器上修改。程序设计包括画梯形图助记符程序编辑甚至调试也可在别的工具上进行。如机，只要这个机器配有相应的软件。保存程序调试通过的程序，可以固化在中或保存在磁盘上备用。机械手可编程序控制器控制方案控制系统的工作原理及控制要求控制对象为圆柱坐标式气动机械手。它具有四个自由度，手腕的旋转，手臂的伸缩，腰部的上升下降及机座的旋转。此外，末端执行装置还可完成抓放功能。以上各动作都采用气动方式驱动。气动方式用四个二位五通电磁阀分别控制四个气缸，个二位二通电磁阀控制夹紧气缸，使机械手完成手腕旋转手臂伸缩腰部升降机座旋转和手爪张合动作。这样，可用的个输出端与电磁阀相连，经过编程，使电磁阀各线圈按定顺序启动，使机械手按预先安排的动作顺序工作。控制要求为了满足工作需要，机械手应该设置手动工作方式和自动工作方式。基于控制四自由度气动式机械手手动工作方式手动工作方式分为手动操作和回原点操作，这样便于对设备进行调试。使用者可以用按钮对机械手每动作单独进行控制。自动工作方式自动工作方式分为单步，单周期和连续运行。按下起动按钮，机械手根据所选择的方式运行。气动机械手的工作流程气动机械手的自动控制工作流程如图所示手臂伸出腰部下降手爪夹紧腰部上升机座逆时针旋转手臂缩进腰部下降手爪放开腰部上升停止按钮结束手腕逆时针转手腕顺时针转机座顺时针转图机械手自动控制工作流程框图基于控制四自由度气动式机械手分配及原理接线图根据系统输入输出点的数目，选用三菱公司的系列，它有个输入点个输出点。原理接线图如图所示。图原理接线图梯形图设计根据机械手的流程图及分配，可以画出梯形图。梯形图包括回原点程序，手动操作程序单步单周期和自动连续运行程序。基于控制四自由度气动式机械手公用程序图公用程序梯形图公用系统程序用于自动程序和手动程序相互切换的处理，当系统处于手动工作方式时，必须将除初步以外的各步对应的辅助继电器复位，同时将表示连续工作状态的复位，否则当系统从自动工作方式切换到手动工作方式，然后又返回自动工作方式时，可能会出现同时有两个活动步的异常情况，引起的动作。手动程序图手动程序梯形图手动工作时用对应的个按钮控制机械手的夹紧放松上升下降左行右行手腕和机座的旋转。并且为了保证系统的安全运行，在手动程序中设置了些必要的自锁。基于控制四自由度气动式机械手回原点程序图回原点程序梯形图在回原点工作方式中，按下回原点启动按钮，变为,程序结束后，原条件满足，变为，在公用程序中，初始步被置位，为进入自动方式做好了准备。基于控制四自由度气动式机械手自动运行程序，包括单步单周期和连续运行。基于控制四自由度气动式机械手图自动运行程序梯形图系统工作在连续单周期工作方式时，的常闭触点接通，使为，串联在各步电路中的的常开触点接通，允许步与步之间的转换。本程序为单周期单步和连续自动运行程序的共用程序。基于控制四自由度气动式机械手指令语句表公用程序回原点程序基于控制四自由度气动式机械手手动程序基于控制四自由度气动式机械手自动程序基于控制四自由度气动式机械手本章小结本章对进行选型，并且按照机械手的流程图编写对应的梯形图。完成了的外部接线图，对接口进行了分配。机械手的运行方式设计成手动回原点单步单周期和自动连续运行这五种方式，通过软件完成梯形图的编制。基于控制四自由度气动式机械手结论本课题的四自由度机械手手部结构采用滑槽杠杆式，并用型夹持手爪抓取棒料。机械手的四自由度运动全由气缸驱动执行，控制部分由完成，通过机械手上的行程开关检测机械手是否到达指定位置，从而实现物件的搬运工作。气动传动具有输出压力大容易获取不污染环境及不易发生安全事故等优点，广泛使用于工业领域。本课题机械手所要求抓取的工件不大，所以使用铝合金作为主要材料，既可以减轻机械手本身重量，又满足了所需的刚度要求。控制部分使用三菱公司的系列，编程容易，系统配置简单灵活。通过几个月来的毕业设计，让我对气动部分有了新的认识，不仅对自己已有知识进行了巩固温习，也培养了我们理论结合实践的意识，这次设计让我受益匪浅。基于控制四自由度气动式机械手参考文献刘极峰,易际明机器人技术基础北京高等教育出版社，机械手百度百科气动机械手的应用现状及发展前景邹俊辉基于的物料分拣机械手自动化控制系统设计贵州贵州大学,韩建海工业机器人武汉华中科技大学出版社,多用途气动机器人结构设计中国有限公司现代实用气动技术第二版北京机械工业出版社，黄玉美,王润孝,梅雪松机械制造装备设计北京高等教育出版社，机械设计手册编委会气压传动与控制北京机械工业出版社，何铭新,钱可强机械制图北京高等教育出版社，毛谦德,李振清袖珍机械设计师手册北京机械工业出版社，孔凌嘉简明机械设计手册北京北京理工大学出版社，王积伟,章宏甲,黄谊液压与气压传动北京机械工业出版社，邓星钟机电传动控制武汉华中科技大学出版社,张建民机电体化系统设计天津高等教育出版社，缪常初系列编程及应用北京机械工业出版社，李建兴可编程序控制器应用技术北京机械工业出版社，张运刚,宋小春,郭武强从入门到精通三菱技术与应用北京人民邮电出版社，基于控制四自由度气动式机械手致谢本次设计原本是由吴婷老师带领指导的，后由于其出国深造，改换陈田和马西佩老师指导，在此对这三位老师孜孜不倦的教导表示感谢。在这次设计的过程中，把我近四年来所学的知识系统的温习了遍，对气动原理也有了更进步的认识。这次设计还培养了我独立思考问题发现问题和解决问题的能力，虽然碰到了许多疑难困惑，但在老师同学和自己的努力下都得到了解答，特别是宋又廉教授对我的图纸提出了许多有建设性的建议，对我的帮助很大，在此也表示深深的感谢。感谢老师同学家人以及所有默默无闻在背后鼓励我支持我的人，没有你们的帮助，我不会有今天的成就。另外还要感谢上海电机学院，为我们的毕业设计提供了优美的环境。过控制系统进行调整，从而使执行机构以定的精度达到设定位置。机械手基本形式的选择常见的工业机械手根据手臂的动作形态,按坐标形式大致可以分为以下种直角坐标型机械手圆柱坐标型机械手球坐标极坐标型机械手多关节型机机械手。其中圆柱坐标型机械手结构简单紧凑,定位精度较高,占地面积小，容易实现。因此，本设计采用圆柱坐标型。图是机械手外观轮廓图。图机械手外观轮廓图基于控制四自由度气动式机械手驱动机构的选择驱动机构是工业机械手的重要组成部分,工业机械手的性能价格比在很大