作者：罗智芸，朱重阳，陈钧

       机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可以重复的做同一动作，在机械正常情况下永远也不会觉得累！它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，如在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合 。它能按照生产工艺的要求，通过编程，遵循一定的程序、时间和位置等来完成工件的传送和装卸，完成各种预期的作业。所以机械手调试的过程非常重要，下面我们一起看下本文是如何进行机械手调试的。

一、机械手的手动控制过程

      在进行手动运行前先检查PLC控制程序，确定无误后，启动机械手进行回零，然后：上升 —动作是否完成，行程开关是否实现到限制行程的的功能，对应的指示灯是否正常工作。 机械手臂右行 —动作是否完成，行程开关是否实现到限制行程的的功能，对应的指示灯是否正常工作。

       机械手臂下降—动作是否完成，行程开关是否实现到限制行程的的功能，对应的指示灯是否正常工作。 吸盘吸紧工件—动作是否完成（是否将工件吸起），光电开关是否实现到限制行程的的功能，对应的指示灯是否正常工作。

二、机械手自动运行控制过程

        在进行自动运行前先检查PLC控制程序，确定无误后，启动机械手，回零准备自动运行。

         自动控制过程中需要完成的的动作过程是：自动抓取A处的物体放到B处。 PLC需要实现：大臂上升、手臂伸出、吸盘吸紧、手臂缩回、大臂下降、吸盘松开全过程的自动运行控制。

         上述动作如果能实现，说明机械手的自动运行功能正常，反之则需对不能正常完成的部分进行分析可能的原因然后进行调试。

本文选用气动机械手作为调试对象：

1 机械手结构

机械手结构及各部件名称如下图 1 所示

      该机械手主要由支架、左右限位挡块、旋转气缸、悬臂及悬臂气缸、手臂及手臂气缸、气爪及气爪气缸等组成。机械手的所有动作都是通过气缸来完成 ：旋转气缸控制机械手左右摆动，悬臂气缸控制悬臂伸出缩回，手臂气缸控制手臂上升下降，气爪气缸控制气爪松开夹紧。各气缸的动作是否到位均由对应的传感器来检测。为了让气爪能稳定可靠地抓取和放置工件，气爪在抓取工件前后和放置工件前有延时，这里我们取 0.5s。

2 控制要求
      本次以如下控制要求为例来分析机械手的控制。

      状态选择开关 SA1 是一转换旋钮 ：旋在左边，机械手进入调试状态 ；旋在右边 ：进入运行状态。

      调试时，机械手动作流程为 ：初始位置 - 选择调试（每按一次启动 SB5，向前执行一个动作，每按一次停止，向后执行一个动作）- 悬臂伸出 - 手臂下降 - 气爪夹紧 - 手臂上升 - 悬臂缩回 -向右旋转 - 悬臂伸出 - 手臂下降 - 气爪放松 - 手臂上升 - 悬臂缩回 - 向左旋转 - 初始位置。

      运行时，机械手能将工件从 A 位置搬运至 B 位置，动作流程为 ：初始位置 - 选择运行 - 启动 SB5- 悬臂伸出 - 手臂下降 - 延时 0.5s- 气爪夹紧 - 延时 0.5s- 手臂上升 - 悬臂缩回 - 机械手向右旋转 - 悬臂伸出 - 手臂下降 - 延时 0.5s- 气爪放松 - 手臂上升 - 悬臂缩回 - 机械手向左旋转 - 初始位置。

      初始位置为 ：机械手靠在左限位挡块，悬臂缩回，手臂上升，气爪松开。
       停止 ：在运行过程中，按下停止按钮 SB6，要求机械手完成当前工件的搬运后，回到原位再停止 ；在搬运过程中遇到突然断电等突发情况，要保证机械手所有气缸的气路状态断电瞬间不改变、夹持的工件不掉下 。

3 输入输出分配
       输入端 ：启动、停止按钮 2 点，调试、运行状态选择开关 1 点悬臂气缸前后限位 2 点，手臂气缸上下限位 2 点，旋转气缸左右限位 2 点，气爪夹紧 1 点，共 10 个输入端。

      输出端 ：悬臂输出缩回 2 点，手臂上升下降 2 点，旋转气缸向左右旋转 2 点，气爪夹紧松开 2 点，共 8 个输出端。整个电气控制原理图如下图 2 所示。

4 停止信号的处理

      要保证机械手所有的状态断电瞬间不改变、夹持的工件不掉下，只需配置合适的电磁阀即可 [�]。机械手的悬臂气缸、手臂气缸、旋转气缸用二位五通双控电磁阀，气爪气缸选用二位五通单控电磁阀。让二位五通单控电磁阀线圈通电时气爪松开，断电时气爪夹紧，那么无论在哪个环节，即使遇到突然断电等突发情况，夹持的工件也不会掉下。

5 程序设计

      机械手的控制是个典型的顺序控制过程，本文采用步进控制程序图来编写 。

      步进控制程序图分为状态转移图（SFC）和步进梯形图，它们的执行结果是完全相同的。由于状态图编程具有更好的可读性 ,便于理解 , 易于被没有工作经验的学生所掌握 ，同时状态转移图可以按一定地转化规则简易地转成步进梯形图输入编程软件，这里我们采用状态转移图来分析机械手的控制。
       整个状态转移图程序如下图 3 所示。

6 结论

      将该状态转移图转成梯形图程序输入 PLC，通过联机调试，能对机械手按给定要求准确可靠地进行调试与运行。状态转移图将复杂的过程分解成了若干个状态，将复杂的工序分化为一个个小的工序，有利于程序的设计。同时状态转移图法编程简单、调试方便、可读性强、易于掌握，能清晰地反映全部控制工艺过程。

参考文献：http://www.baike.com/wiki/机械手

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