搬運機械手結構設計

駱晨

摘 要：本文的控制對象是由三個操縱器組成的一組操縱器。每個機械手完成八個基本動作，三個機械手相互配合。機械手由氣缸驅動，氣缸由電磁閥控制。限位開關檢測操縱器是否達到固定位置。本文以西門子S7-200系列CPU224為核心，對EM221數字輸入模塊和EM222繼電器輸出模塊進行了擴展。機械手的開關信號直接輸入PLC，PLC通過中間繼電器控制電磁閥。在軟件方面，設計了主程序和子程序。主程序控制操縱器組動作，子程序控制每個操縱器動作。

關鍵詞：農業機械手;自由度;結構設計

中圖分類號：TP241 文獻標識碼：A

0 引言

機械手最初用于汽車制造業，通常用于焊接、噴漆、裝卸和搬運。機械手擴大了人的手、腳和大腦的功能。在危險、有害、有毒、低溫、高熱的環境中工作，可以替代人類。它可以代替人完成繁重單調的重復性工作，提高勞動生產率，保證產品質量。

1 機械手總體設計

主要由4個大零件和5個液壓缸組成的操縱機械手：（1）手使用線性液壓缸通過機構的運動來進行手柄的打開和關閉。（2）對于手腕，使用旋轉的液壓缸將手旋轉180°。（3）手臂使用線性液壓缸以實現手臂的位移。（4）機體采用線性液壓缸和旋轉液壓缸進行臂的抬升和旋轉。

2 手部設計

在拉桿3的作用下，釘子的銷釘2的上拉力為F，兩個手指1在銷釘上的反作用力通過中心點O分別是F1和F2，力的方向跟中心線OO1和OO2平行，交F1和F2的延長線于A及B。

式中a為手指的回轉支點到對稱中心的距離;為育苗盤手柄被夾緊時手指的銷軸方向與兩回轉支點的夾角。

3 機械手運動分析

3.1 機械手對象的建模

在機械手運動仿真中使用函數來驅動機械手模型。首先，6個關節角度的變化范圍要有限制，然后輸入匹配角度或調整滑塊以更改機器人關節角度，這將改變機器人末端效果集的位置。

3.2 機械手運動學分析

機械手運動學分析處理的元素主要是位置、速度和加速度等與時間的關系。

3.2.1 正問題情況

利用Robotics Toolbox中函數和來處理機械手運動學仿真的正問題情況。

關節坐標系的初始位置，機械手關節的最終位姿由函數控制，則執行將得到機械手末端執行器的齊次坐標變換矩陣。在運動過程中通過函數來捕捉末端執行器的姿態變化軌跡。

手臂的末端在兩秒鐘內從原始位置移動到[0 pi/2～pi/2000]的空間坐標變化。最終效果的x軸從0.7 m移至0.19 m，y軸不變，而z軸從-0.6 m移至-1.2 m，關節角變化之間的關系在正動力學方程中。

3.2.2 逆問題情況

利用Robotics Toolbox中函數、函數和函數來處理機械手運動學仿真的逆問題情況。

3.3 機械手動力學分析

機械手動力學分析的正問題情況使用Robotics Toolbox中的函數和函數來處理的。

4 結論

控制器由自由度技術的可編程控制器控制，這是機電一體化的現代自動化生產線的重要輔助手段。他可以做到上下，左右和望遠鏡的三維運動。更適合現代量產和靈活生產。它可以完成物品、材料、機械零件等的運輸、搬運、裝卸和其他操作。遵循某些控制要求和程序，并在必要時更改程序以更改操作。

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