2025年机械手个人优势和劣势 机械手臂优势(四篇)

机械手个人优势和劣势 机械手臂优势篇一

[关键词]手部手腕手臂 立柱

中图分类号：te55 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2016）29-0033-01

机械手主要种类有，按驱动方式分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可以分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹可以分为点位控制和连续轨迹控制机械手等（图1）。

1、手部

手部是安b在操作机的前端，它是操作机执行工作的重要部位。由于工作时每次接触东西的不同，可以分两中手部夹持式和吸附式。

夹持式手部需要手指和传力机构组成。手指用来抓握物件，经常使用手指运动形式有两种一是回转型二是平移型。回转型比较简单容易制作，应用也比较广泛。平移型比较少见，原因是结构比较复杂，只有在夹持圆形零件时平移型手指不会影响工件直径变化和轴心的位置，所以只适合夹持直径变化范围大的工件。

我们可以从被抓取物件的表面形状、被抓部位和物件的重量及尺寸来制定手指结构。常用的指形有很多种如：外夹式和内撑式、平面的、v形面的和曲面的、手指数也分双指、多指和双手双指式等等。

而手指通过夹紧力来完成夹放东西的任务是由传力机构完成。

吸附式手部主要由吸盘等组成，它是靠吸附力吸附物件，也有利用电磁盘吸附物件。

2、手腕

手腕是用来连接手部和手臂的，可以用来工作时调整被抓取物件的方向。

3、手臂

手臂是用来支承手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手腕和手指去抓取物件，并按要求搬运到指定的位置上。

工业机械手的手臂一般由驱动手臂运动的部件和驱动源配合而成，从而实现手臂的各项活动。

手臂在进行运动时，为了防止无规律的转动，还需要有导向装置，以确保证手指按预计方向运动。

4、立柱

立柱是支承手臂的部件，立柱也是手臂的一部分，手臂的运转和升降都与立柱有紧密联系。机械手的立柱以固定不动为主，有时也可作横向移动。

5、机座

机座是机械手的基础部分，机械手的各部件和驱动系统全部安装在机座上，机座起一个支撑和连接的作用。

6、发展趋势

机械手能模仿人手臂的一些动作，用于一些固定程序的抓取、搬运货物或操作工具的自动设备。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人类在危险环境下工作以保护人类的安全，也可以代替人类做重体力劳动以实现生产的机械化和自动化，加强了企业的生产力和降低产品的成本。

机械手应用较多的是机械制造行业，发展也迅速。目前主要用于自动取出产品、机床、横锻压力机的上下料，以及焊接、喷漆等工作，只要事先设定好程序它就可按照指定的程序来完成操作。想更好的生活智能的机械手发展是必不可少的。智能机械手要有一定的传感能力，能对外界条件的变化，作出相应的改变。如位置发生稍微偏差时，能自行检测调节。？

近几年来，随着我国自动化工业的不断发展，机械手用的地方也多起来.下面我们来分析在未来几年里它的发展趋势：

1.工业机械手品种功能不断提高。

2.机械结构向多变化、可重构化发展。

机械手个人优势和劣势 机械手臂优势篇二

摘要：基于plc控制的机械手具有显著的优点，已经成为工业自动化生产的不可缺少的关键技术。本文通过借鉴传统机械手的设计方案，对适用于工厂锻件搬运的机械手plc控制系统进行了相关模拟仿真和设计。在对机械手液压机构进行了深入的分析的基础上，认为机械手的设计需要考虑回转原点、点动控制和自动化控制三个因素；然后对适合机械手的plc控制器、压力和位移传感器进行了相关技术参数选择，同时还对整体程序的设计进行了相关阐述，希望能够给以后的机械手plc控制系统设计提供借鉴意义。

关键词：plc；机械手；控制

中图分类号：tp241 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2017）02-0013-02

随着工业机械手的广泛应用，其已经成为自动化控制领域的重要技术。

在制造业不断发展的今天，机械手一方面可以代替人工进行生产线的作业，另外一方面机械手可以按照实际生产工艺的要求，按照一定的时间和程序设置来完成工作的卸载和传送。

机械手的广泛应用可以大大的提高劳动生产率，加快我国制造业的转型与升级。

如果机械手采用传统的继电器进行控制，则会直接造成系统原件比较繁杂、稳定性差以及出现故障概率高的特点。

随着plc技术的广泛应用，通过使用plc来设计机械手的控制系统，可以保证较高的可靠性和较低的故障率，使用起来也相对简单。

本文通过采用可编程控制器plc来实现机械手的控制系统设计，使得控制过程精确可靠，使得在实际生产过程中变得明确和清晰。

1 机械手机构的液压系统分析

本文的机械手设计案例以锻造车间的机械手为例，该机械手处在高温的操作环境之中，机械手所要实现的功能就是将高温的锻件棒材加持到锻造工位的传送带上。

实现对棒料准确的搬运，替代人工操作，改善工作环境。

机械手的液压系统主要包括了液压驱动、手臂的升降和收缩等系统，再加上液压马达。

液压换向回路使用三位四通阀进行控制。

在机械手设计的过程中应该考虑以下几个方面的问题：（1）锻件的重量较大，机械手应该具备较大的夹紧力。

同时工件在移动的过程中还会出现较大的惯性，保证工件不会脱落。

（2）机械手的手指应该具备一定的夹角，手指的开闭角直接影响着工件能否顺利的加持到锻造工位上，对于手指的开闭幅度具有严格的要求；（3）机械手应该保证工件在搬运过程中的准确定位，必须要根据锻造工件的形状来选择机械手手指的形状；（4）由于锻件处在高温状态，在加持过程中应该保证机械手具有较高的强度，另外机械手的结构应该尽量紧凑，使得机械手的重心能够维持在手臂的回转轴线上。

（5）在机械手设计的过程中，应该考虑到被抓工件的要求。

如果是圆柱形锻件，则应该考虑使用v型手指，圆球形的工件考虑采用三指状的手指，方便加持工件。

对于那些表面质量要求比较高的工件，应该在机械手的手指上加上泡沫垫片，防止加持部位的损坏。

2 机械手plc控制系统的设计

plc可编程控制器介绍

机械手所使用的plc控制器主要包括了cpu、信号输入模块、数据输出模块、cpu扩展单元以及编程模块。

cpu相当于plc的心脏，完成对输入信号和数据的处理，将这些数据存储在存储器中。

对于输入和输出模块而言，输入的信号主要有分为两个类别，分别为电压信号和电流信号，如果外在的信号比较尖锐，则会造成plc的cpu损坏。

另外为了控制外来的负载的额度，可以通过小型继电器的使用，来实现外来负载的隔离。

在plc中编程器主要是用来检测各种信号的运行状态，一般使用编程器的状况为逻辑输入有误或者需要检修的时候。

本文中的plc电源使用的是24v直流电源或者220v的交流电源，机械手的plc控制器选择类型为西门子20edr-1，有两个输入和输出模块，在a/d转换方面选择ad041型号，所设计的plc框架如图1所示。

其中plc的基本参数如表1所示。

本系统的输入电流信号范围是5-23ma，对应的十六位进制为0000-1770。用于补码的转换数据范围是，当输入电流信号小于时，断线检测的功能将会被充分启用，并且将数据转化为8000。首先对于模拟信号和数字信号的转换方面，在cpu模块中不能进行量程控制字符的改变，如果需要改变，则必须进行断电后重新操作。

机械手位移传感器的选择

位移传感器的选择对于机械手的设计具有重要的意义，机械手臂的升降和旋转都需要位移传感器的作用，还应该把位移数据准确的显示在屏幕上，主要目的就是满足机械手臂的位移和速度测定。

目前通用的传感器为光栅位移传感器，当传感器的两块光栅的位置发生相对变化时，光敏电阻发生变化，实现了电信号传递，从而转变为位移信号，实现了位移的精确测量。

除了直线位移传感器外，还需要安装角位移传感器，角位移传感器的类型为e6w5-2014。

最后机械手指在加持工件的过程中，需要安装压力传感器，其中输出信号范围是5-60ma，电源选择24v直流电源。

在机械手触摸屏的选择方面，要求有两个，首先就是要内存要大，能够存储较多的数据，分辨率要大和较高的显示亮度；其次plc触摸屏要有串行通信功能，更好的方便plc与机械手臂之间的通信。

3 plc控制系统的程序设计与步进电机选择

机械手plc总控制程序的设计

在机械手臂的下降和上升的程序设计中，只是两者的输入和输出的地址不同。

在压力检测方面，只有检测到锻件毛坯夹紧以后才可以进行下一步的位移动作，所以首先应该进行压力的检测，实现了压力数值的显示。

本文还通过cae的仿真优化设计，为了进一步实现机械手臂的启停与位移控制，减少plc控制器的安装面的位置，可以将启动按钮与停止按钮进行合并。

同时为了确定机械手臂是处于手动工作模式还是处在连续工作模式，需要进行连续工作模式按钮，可以根据实际的运行情况来调整机械手臂的位置。

同时为了保证机械手的正常运行，机械手在每一个工作周期内都要进行初始位置的检验，如果不是回到初始位置，则应该执行回到回转原点的操作。

和启动的程序一样，机械手臂工作的运行方式也是通过按钮来实现的，手动按钮可以实现机械手的各种动作操作，从而满足实际生产的需求，只需要对步进电机的脉冲时间进行调整，尽量减少机械手的行程。

在经过cae软件操作的优化的过程中，可以通过以下结果步骤来进行，首先应该对机械手臂的模型进行优化，建立相应的机械传动机构，包括各种零件的设计以及机械手自由度的设计；其次，对机械手的模型进行运动仿真模拟，测试模型设计是否能够满足生产需求；然后细化设计模型，建立设计变量和目标函数之间的关系，得到性能最优的设计参数。

本文根机械手的运动要求将机械手的抓取机构进行优化，从而绘制plc控制流程图，通过对梯形图控制程序的编写，满足了实际生产机械手的工位需求。

步进电机选择

三相步进电机通常将电脉冲信号转变为角位移信号，步进电机的旋转是依靠角度的不断移动而进行的。

通过对电脉冲数量的控制，来实现位移的控制。

在步进电机的选择方面，本文采用的是三菱公司的横轴和纵轴位移的机械手升降机构，最大使用电流为3a。

另外plc启动技术的控制与传统的控制技术相比，具有价格低廉和结构简单等优点。

现代化的plc启动技术可以分为感知系统、控制程序、主机cpu部分以及执行机构的设计部分。

在使用cae进行软件仿真模拟的过程中，通过使用锻件的抓取机构为实际性能的优化目标，通过连杆机构的数次优化和坐标位置优化，使得机械手臂的抓紧力由转变为。

通过采用虚拟样机技术可以有效的_械手在实际生产过程中的抓取行为，现夹紧力的不断提高，具有较大的实际成产意义。

表2位本plc系统中a/d转换器的基本参数。

四个自由度的机械手臂的设计具有一定的普遍性和实用性，在plc控制的模式下，实现锻件从一个位置运送至另一个位置，准确的实现位置定位和完成各项动作。在实际操作的过程中可以通过触摸屏完成各项操作和读取机械手实际的运行状态，包括压力和位移数值等信息，方便对机械手进行很好的控制。

4 结语

plc控制技术在机械手设计领域中已经得到了广泛的应用，从而使得机械手在工业领域中得到了广泛的应用。本文在分析参考文献的基础上，借鉴传统机械手的设计方案，对适用于工厂锻件搬运的机械手plc控制系统进行了cae模拟仿真和设计。首先对机械手液压机构进行了深入的分析，得到机械手控制的三个关键因素；然后对适合机械手的plc控制器、压力和位移传感器进行了相关技术参数选择，同时还对整体程序的设计进行了相关阐述，希望能够给以后的机械手plc控制设计提供参考价值

参考文献

[1]尤峥.全自动冲压生产线在轿车生产中的应用效益分析[j].锻造与冲压，2005，9（4）：6-8.

[2]邹立连.一种汽车覆盖件自动化冲压线改造的实际应用[j].制造业自动化，2004，26（12）：73-74.

[3]何福林.汽车覆盖件冲压生产线概述与选择[j].锻压机械，1999（6）：6-9.

[4]林成.汽车覆盖件冲压自动化生产的研究[j].吉林大学出版社，2006.

机械手个人优势和劣势 机械手臂优势篇三

摘 要：机械手是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。本文主要介绍的是如何使用plc实现机械手手动、单步、单周期和连续这四种工作方式。

关键词：plc；机械手；监控；运用

1. plc的选型

目前，plc产品大致分成美国、德国、日本三个流派。在我国的pic市场上日本产品销量最大，所以有关plc书籍也已介绍日本产品的居多。omron的cpm1a系列plc其功能齐全，本文以cpm1a为样机，来实现用plc控制机械手的各种工作方式。

2.机械手的工作方式

（1）单周期方式

机械手的原位压左限位开关和上限位开关。按一次操作按钮机械手开始下降，下降到左工位压动下限位开关后自停；接着机械手夹紧工件后开始上升，上升到原位压动上限位开关后自停，接着机械手开始右行直至压动右限位开关后自停；接着机械手下降，下降到右工位压动下限位开关后自停；接着机械手放松工件后开始上升直至压动上限位开关后自停，接着机械手开始左行直至压动左限位开关后自停，至此一个周期的动作结束，再按一次操作按钮则开始下一个周期的运行。

（2）连续方式

启动后机械手反复运行上述每个周期的动作过程，即周期性连续运行。

（3）单步方式

每按一次操作按钮，机械手完成一个工作步。例如，按一次操作按钮机械手开始下降，下降到左工位压动下限位开关后自停，欲使之运行下一个工作步，必须再按一次操作按钮等。

以上三种工作方式属于自动控制方式。

（4）手动方式

按下按钮则机械手开始一个动作，松开按钮则停止该动作。图1为机械手动作示意图

3.自动方式下误操作的禁止

自动方式时，按一次操作按钮自动运行方式开始后，此后再按操作按钮属错误操作，程序对错误操作不予响应。

另外，当机械手到达右工位上方时，下一个工作步就是下降。为了确保在右工位没有工件时才能开始下降，所以应在右工位设置有无工件检测装置。本例使用的是光电检测装置。

根据上述控制要求，操作盘上要设置：一个plc的电源开关；一个工作方式选择开关和一个动作方式选择开关，通过这两个开关选择工作方式和动作方式；操作按钮和停车按钮各一个，这两个按钮其他作用见操作盘面板。操作盘面板布置如图2所示。

在进行程序设计之前，现画出机械手的动作流程图如图3所示。流程图中，能清楚地看到机械手每一步的动作内容及步间的转换关系。

根据流程图，设计出应用程序的总体方案如图4所示。图中，把整个程序分为两大块，即手动和自动两部分。当选择开关拨到手动方式时，输入点00103为on，其常开触点接通，开始执行手动程序；当选择开关拨在单步、单周期或连续方式时，输入点00103断开，其常闭触点闭合，开始执行自动程序。至于执行自动方式是哪一种，则取决于方式选择开关是拨在单步、单周期还是连续的位置上。

（1）上升/下降控制

手动控制机械手的升/降、左/右行、工件的夹紧/放松操作，是通过方式开关、操作和停车按钮的配合来完成的。

欲进行机械手升/降操作时，要把选择开关拨在升/降位，使00100接通。

（2）夹紧、放松控制

只有机械手停在左或右工作位且下限位开关00003受压时，夹紧/放松的操作才能进行。要把动作选择开关拨在夹紧/放松位，使输入点00101接通。

（3）左行、右行控制

把动作选择开关拨在左/右位，使输入点00102接通。

右行的操作为：按住操作按钮00000，01003得电使机械手右行，松开按钮则机械手停。当按住操作按钮不放时，机械手右行，右行到位压动右限位开关00005时自停。

左行的操作为：按住停车按钮00001，01004得电使机械手左行，松开按钮则机械手停。当按住停车按钮不放时，机械手左行，左行到位压动左限位开关00006时自停。

⑴连续运行方式的控制

连续运行方式的启动必须从原位开始。如果机械手没停在原位，要用手动操作让机械手返回原位。当机械手返回原位时，原位指示灯亮。

方式选择开关拨在连续位且输入点00106接通，其一使21000置位，其二使sft的移位脉冲输入端接通。

移位寄存器通道200，是由25315或停止按钮00001进行复位的。

由于机械手在原位，上限位开关和坐限位开关受压，常开触点00004和00006都闭合。

所以按一下操作按钮，则向移位寄存器发出第一个移位脉冲。第一次移位使20000为“1”，从而使01000位on，自此机械手开始下降，且00004和00006均变为off。

当机械手下降到左工位并压动下限位开关时，00003的常开触点闭合，于是移位寄存器移位一次。由于机械手离开了原位，且串联在移位输入端的常开触点00000，00004和00006都是断开的，所以这次移位使20000变为“0”，而20001为“1”。

结束语：

本文所设计的plc控制机械手程序已应用于实际生活中，运行结果表明，该系统完全满足其设计要求，具有操作方便、可靠性强、数据完整、监控及时等突出优点，并大大地减轻了操作工人的劳动强度、缩短了操作时间，受到了操作人员、维护人员、管理人员的好评。为以后系统程序的更新，提供了可取的经验。

参考文献

[1]《plc应用技术》.

[2]《可编程控制技术及应用》.

[3]《omron可编程序控制器操作手册》.

机械手个人优势和劣势 机械手臂优势篇四

1.伺服机台采用交流伺服电机驱动, 运动速度快,定位准确, 可实行横行轴多点置物;

2.机台采用变频马达驱动,动作速度平顺,定位精准;

3.采用进口组件,经久耐用;

4.倍速机构的应用,手臂速度更快;具有机台高度矮的优势,可在低矮厂房内安装;

5.机械手手臂采用高强度铝型材,配合精密线型滑轨;重量轻,钢性好

6.姿势组合设计,固定旋转90度,可配合固定模或移动模取出产品，方便便捷

7.双截手臂机构，更适用于特大注塑机，手臂型材结构，运行更加稳固；

8.双臂结构可同时取制品和水口,也可以任意一个手臂单独使用.

1.机台为立式注塑机专用;

2.机台可单独取水口,取制品,也可同时取两板模制品和水口;

3.机台手臂采用高强度铝型材,配合精密线型滑轨;重量轻,钢性好,磨擦低,寿命长;

4.采用进口组件,经久耐用;

5.小巧型掌上型控制器,操作简便,可设置100组程序;

6.机台采用模内快速,模外慢速,不影响成型周期,性能更稳定,并能延长使用寿命.