搬运机械手运动控制系统设计
第一部分：题目设计要求。 一、搬运机械手功能示意图
SQ5 SQ6
SQ2 SQ3 SQ4
夹紧
工件 松开
SQ1
A
B
二、基本要求与参数
本作业要求完成一种二指机械手的运动控制系统设计。该机械手采用二指夹持结构，如图1所示，机械手实现对工件的夹持、搬运、放置等操作。以夹持圆柱体为例，要求设计运动控制系统及控制流程。机械手通过升降、左右回转、前后伸缩、夹紧及松开等动作完成工件从位置A到B的搬运工作，具体操作顺序：逆时针回转(机械手的初始位置在A与B之间)—>下降—>夹紧—>上升—>顺时针回转—>下降—>松开—>上升，机械手的工作臂都设有限位开关SQi。 设计参数：
（1）抓重:10Kg
（2）最大工作半径：1500mm （3）运动参数：
伸缩行程：0-1200mm； 伸缩速度：80mm/s； 升降行程：0-500mm； 升降速度：50mm/s 回转围：0-1800
控制器要求：
（1）在PLC、单片机、PC微机或者DSP中任选其一；
（2）具备回原点、手动单步操作及自动连续操作等基本功能。
三、工作量
（1）驱动及传动方案的设计及部件的选择； （2）二指夹持机构的设计及计算；
（3）总体控制方案及控制流程的设计； （4）设计说明书一份。 四、设计容及说明
（1）机械手工作臂及机身驱动部件的选择及设计，需设计出具体的驱动及传动方案，画出方案原理框图。
（2）末端夹持机构设计，该结构需保证抓取精度高，重复定位精度和运动稳定性好，并有足够的抓取能力。设计应包括确定夹持方案、计算夹持围、计算夹紧力及驱动力，完成夹持机构设计图。
（3）控制系统设计，包括确定控制方案、核心功能部件的选择、主要功能模块的实现原理、绘制控制流程框图。
第二部分：设计过程
搬运机械手运动控制系统设计
一 机械手工作臂及机身驱动部件的选择及设计，需设计出具体的驱动及传动方案，画出方案原理框图。
1 工作台升降，机械手臂合及伸缩驱动部件选用步进电机，速度容易控制，位置精度高。
蜗轮蜗杆部分，选择普通异步电机。 2 传动方案：
搬运机械手运动控制系统的传动分为四个部分：
1） 旋转台的升降部分传动：电机M1提供动力，经过传动螺杆，变电机的旋转运动为升降台的直线运动。
图1 工作台升降传动
2） 旋转台的旋转部分传动：此为上图的A部分，正视A如下图所示。电机M2提供动力，经过减速机构，实现旋转台的旋转运动。
图2 工作台旋转部分传动方案
3） 机械手臂的伸缩部分传动：此为上图的B部分，从S向看B如下图所示。电机M3提供动力，经过传动螺杆，变电机的旋转运动为机械手臂的伸缩运动。
图3 机械手臂伸缩部分的传动方案
4）机械手的加持部分传动：此为上图的C部分，正视C如下图所示。电机M4提供动力，经过传动螺杆，实现机械手的夹持动作，详见图夹持机构图
图4 机械手合部分的传动方案
二 末端夹持机构设计，该结构需保证抓取精度高，重复定位精度和运动稳定性好，并有足够的抓取能力。设计应包括确定夹持方案、计算夹持围、计算夹紧力及驱动力，完成夹持机构设计图。
图5 夹持结构
1 夹持方案：采用二指夹持机构，机械手的开与合依靠螺杆的旋进与旋出（见下图）。
计算夹持围：当机械手完全闭合式，中间夹持部分能够夹持的圆柱直径为48mm
搬运机械手运动控制系统设计
