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　　摘要：介绍了一种自动生产线上的使用的机械手，机械手采用PLC控制，由驱动系统、手指系统、手臂系统和控制系统四个部分组成，详细阐述了四个部分的设计方案，该机械手用于搬运或装卸零件的重复动作，为工业生产服务。

　　关键词：机械手；PLC；手指；手臂

　　机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。它能实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化。机械手在生产中可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其能在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中代替人进行正常的工作，在我国国民经济各领域都有着广阔的前景。

　　1.工业机械手的功能

　　本文设计了一种在自动生产线上的使用的机械手，主要用于搬运或装卸零件的重复动作，以实现生产自动化。机械手可实现抓紧、放松的动作，手臂可以上升、下降、左行、右行和360°的旋转。最大抓重为5kg，手臂水平伸缩范围为0～400mm，手臂垂直升降范围为0～300mm，手指夹持范围为30～100mm。

　　2.工业机械手的设计思路

　　工业机械手主要由驱动系统、手指系统、手臂系统和控制系统等几个部分组成的，手臂的横向，纵向进给采用滚珠丝杠带动机械手X，Y轴方向移动。机械手指系统分成手指传力机构和驱动装置，手指传力机构采用两根手指的张开和闭合实现抓取工件，驱动系统主要电机驱动。控制系统采用PLC控制器，PLC控制电机实现机械手各种动作，PLC具有软件简单易学，使用维护方便，运行稳定可靠等优点。

　　3.实现过程

　　3.1 驱动系统

　　工业机械手常有三种驱动方式：气体驱动、液压驱动以及电机驱动。同时在实际工程应用中，还可以将以上3种方式进行综合，构造一种混合驱动模式。液压驱动的主要特点就是能够提供较大的动力，同时在控制精度上能够达到较高的标准，实现恶劣环境下的动力驱动；气体驱动一般应用于负荷较小的工程实践当中，拥有价格低廉，维护方便等优势；电机驱动的应用范围较广，使用起来噪音较低，本设计采用电机驱动方式。手臂的移动选用步进电机，手臂的旋转和手指的张开、闭合选用直流电机。

　　3.2手指的结构

　　手部是承担抓取刀具的机构，由手指传力机构和驱动装置等组成，是机械手的重要组成部分之一。手指式手部是以手指的张开和闭合来实现抓持工件，它对抓取各种形状的工件具有较大的适应性，故应用最广。一般手指式手部具有两指，三指或者多指，后者应用较少。而次此设计手指为两指式手指。由电机带动齿轮齿条运动，实现手指的抓紧和放松。

　　3.3 手臂系统

　　机械手要实现X，Y的移动，Z轴旋转。因为滚珠丝杠具有传动效率高、运动平稳、定位精度高等特点，手臂采用滚珠丝杠传动。在机械手臂的左边和上边各有一个步进电机，如下图1所示，由步进电机驱动滚珠丝杆组件可使机械手沿X、Y轴方向移动，由4个限位开关控制机械手上/下、左/右4个极限位置；由电机驱动转盘可使机械手沿Z轴旋转。步进电机由PLC控制，控制脉冲频率，可控制电机转速，改变脉冲顺序，可改变电机转动方向，从而实现机械手臂上升、下降、左行、右行功能。在机械手的下部有个转盘，由直流电机控制转盘的旋转，实现机械手Z轴的旋转，光电编码盘检测旋转的角位移。

　　3.4 控制系统

　　控制系统采用PLC控制器， 根据系统的控制要求，机械手控制系统有4个微动开关，X轴，Y轴的限位保限2个， X轴，Y轴操作需要两个步进电机，还需要两个直流电动机。根据上述的计算，我们需要输入9点，输出9点的PLC。

　　工业机械手的动作顺序如下：打开电源，控制系统初始化，机械手回到起始位置，准备工作。当初始化完成后，横向前伸，手开始旋转到所需的位置，双手张开，垂直下降到货物位置，机械手抓紧货物，垂直上升将物品拾起，横向恢复，底盘旋转，横向前伸，垂直轴向下，双手打开的项目会放下。垂直轴迅速上升，手动复位。程序流程图如下图2所示。

　　4.结论

　　在现代生产过程中，工业机械手被广泛地运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术领域内，迅速发展起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。随着工业机械手的不断改进，相信以后能运用到更多的领域。

　　参考文献：

　　[1]王红玲.胡万强.基于PLC的工业机械手控制[J].液压与起动，2011，（8）：8-11.

　　[2]刘少丽.浅淡工业机械手设计[J].工业自动化，2011（7）：45-46.

　　[3]曾繁玲.一种PLC控制的工业机械手[J].常熟理工学院学报，2008，（4）：101-103.