采用机械手臂自动运作，可以将一条商品传送带上的物品转移到另一条传送带上。为了实现液压机械手臂按照既定路线与动作的自动运作，进行了本研究。文中所研究的液压机械手臂，采用了圆柱坐标型控制结构。由于其机械手臂的运动范围为圆柱状，设备的整体构造较为简单，且具有一定的控制精度，因此，被广泛应用于制造业等领域。考虑到该机械手臂以液压作为驱动的主要动力，为实现可编程逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller）对液压阀的控制，采用了三菱系列的PLC进行程序设计，以完成机械手臂在三个运动方向上的控制。同时，为了限制机械手的运动空间与自动控制下的运作，还增加了各位置的极限位置开关。
目录
引言 3
一、 绪论 4
（一） 本设计的目的及意义 4
（二） 机械手控制程序设计的主旨 4
（三） 本论文的设计思路 4
二、机械手臂总体结构的设计与搭建 4
（一）机械手臂的总体结构 4
（二）机械手臂的控制流程 5
三、 机械手臂液压驱动部分 6
（一） 液压传动与各液压缸的线路搭建 6
（二） 液压控制各部分的原理分析 7
（三） 机械手臂各运动位置与各电磁阀的关系 7
四、电气线路的连接与搭建 8
五、机械手臂控制程序设计与原理分析 9
（一） 原点回归程序设计 9
（二） 手动程序设计 10
（三） 自动运行程序设计 11
总结 15
参考文献 16
致谢 17
引言
为了将一条商品传送带上的物品转移到另一条传送带上，通常会采用液压机械手臂。机械手所实现的运动轨迹较为简单，且动作单一，控制难度较低。常见的机械手控制类型主要有坐标类型和多关节控制形式，坐标类型又可分为直角、圆柱、球坐标类型。结合上述的控制形式与控制要求，以及本设计的主要目的，采用圆柱坐标型机械手较为合理。
对于机械手的自由度驱动部分，常见的驱动元件主要用电动机、液压缸和气动缸等，电机驱动常采用步进电机驱动与伺服电机驱动，定位控制精度高，响应灵敏，前者为开环控 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: &351916072& 
制，或者为闭环控制，可实现机械手各种复杂位置的的精准控制。液压与气动相比，其工作原理相似，不同点在于前者使用的传动介质为液压油，后者则采用空气作为传动介质。液压传动的好处在于传动较为平稳，可承受大载荷，主要缺点为运动速度较慢。对液压缸的密封性要求较高。气动传动速度较快，当气缸内部的空气受到较大的作用力时，空气被压缩，从而导致其运动精度下降。因此，本设计中选择了液压驱动。
本文通过对机械手结构与工作要求的分析，制定可行的控制方案，从机械手控制类型的选用、驱动部分的设计及电路的布置与程序的编写等，较为详细的介绍了整个设计的流程与设计想法。
绪论
本设计的目的及意义
本设计的目的主要有两点，第一点，自己想通过这次设计，将所学理论知识与实践相结合，从中发现自己的不足点，然后查缺补漏，进而巩固与提高自己的设计水平。第二点，希望本设计的设计流程，可以让初级设计者得到一定的启示，为此，本问也会较为详细的对涉及的知识点，进行讲解。
机械手控制程序设计的主旨
本设计虽重点在于控制程序的设计，但程序设计的前提则是，必须选择好合理的总体结构，掌握机械手臂核心控制部分的功能和实现，以及机械手臂的实际运动特点。只有在此前提下，程序才能体现它的价值，完成工作任务。
本论文的设计思路
本设计采用模块化设计，将各个模块，分别进行分析与设计，最后通过电气线路的连接与控制程序，将其各个模块结合在一起。
本论文的主要设计流程如下：
1）机械手臂总体结构的选用与搭建
2）液压驱动部分的设计
3）电气线路间的连接
4）控制程序的设计
二、机械手臂总体结构的设计与搭建
（一）机械手臂的总体结构
如图21所示，为机械手臂总结构图，机械手臂主要由四大部分组成，分别为液压卡爪、机械手转动、机械臂伸缩和机械臂升降控制部分。这四部分均采用液压传动，根据各自工作性质与实现的要求，选择了较为合适的液压缸传动件。机械手的回转部分采用单片叶摆动液压缸，其工作量程的选择取决于两传送带的夹角。机械臂控制部分采用单作用液压缸，其工作行程由传送带A抓取点与传送带B的投放点之间的距离决定，由于此机械臂的伸臂位置和缩臂位置都是固定的位置，所以机械手臂在安装时，单片叶摆动液压缸的回转轴线，需要垂直相交于抓起点到投放点的终点处。机械臂升降部分采用单作用液压缸，其工作行程由传送带的高度决定。液压卡爪内部采用的也是液压缸传动，其外部机械结构将液压杆的伸缩转换成了，卡爪的加紧与张开动作，卡爪张开幅度的大小选用，取决于移动货物的体积大小。


图21 机械手臂总结构简图
（二）机械手臂的控制流程
如图22所示为自动运行下的控制流程图，自动运行只能在原点位置启动，所以在运行自动程序前，需要对机械手臂进行原点回归，此时机械手臂处于A位置，结合图23，可以清楚的知道机械手臂所处位置和各液压缸的状态。


图22 机械手臂的控制流程


图23 机械手臂运动位置图
在图23中，我们可以清楚的看出来机械手臂运作的范围为圆柱坐标型，其中浅蓝色区域，为可活动区域，本设计采用液压缸的极限位置控制，所以可控坐标只有A到H八个极限位置点。
结合图22与图23可以看出，当机械手原点回归后，自动运行启动，机械手臂从A位置下降到B位置，机械臂伸出从B位置到C位置，C位置抓取点位置，当卡爪抓紧物品后，机械臂上升从C位置到达D位置，随后机械臂开始右转，从D位置到达F位置，机械臂下降，从F位置到达G位置，G位置为投放点，所以卡爪会松开，当物品放置到B传送带后，机械臂缩回，从G位置到达H位置，机械臂左转到自动运行的起始B位置，如若自动程序仍需执行，机械手臂会继续重复此套流程运作。
三、机械手臂液压驱动部分
（一） 液压传动与各液压缸的线路搭建



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