隨著社會生產(chǎn)不斷進(jìn)步和人們生活節(jié)奏不斷加快，人們對生產(chǎn)效率也不斷提出新要求。由于微電子技術(shù)和計算軟、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的不斷完善，使桁架機(jī)械手技術(shù)快速發(fā)展，其中氣動桁架機(jī)械手系統(tǒng)由于其介質(zhì)來源簡便以及不污染環(huán)境、組件價格低廉、維修方便和系統(tǒng)安全可靠等特點，已滲透到工業(yè)領(lǐng)域的各個部門，在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位。桁架機(jī)械手控制的要素包括工作順序、到達(dá)位置、動作時間、運動速度、加減速度等。桁架機(jī)械手的控制分為點位控制和連續(xù)軌跡控制兩種。

任務(wù)分析

我們要設(shè)計的桁架機(jī)械手能把工件從A工作臺搬運到B工作臺，某簡易物料搬運桁架機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意如下圖所示。機(jī)構(gòu)的上升、下降和左移、右移是由電機(jī)推動來實現(xiàn)的，當(dāng)某一線圈得電，機(jī)構(gòu)便單方向移動，直到線圈斷電才停止在當(dāng)前位置。夾緊和放松是由單線圈磁性開關(guān)來實現(xiàn)的，線圈通電則夾緊，失電則為放松。設(shè)備上裝有上、下限位和左右限位開關(guān)，對機(jī)構(gòu)進(jìn)行行程控制。

桁架機(jī)械手的動作順序和檢測元件、執(zhí)行元件的布置及工藝過程如圖2所示。桁架機(jī)械手初始位置停在原點，按下起動按鈕后，桁架機(jī)械手完成8個動作。桁架機(jī)械手的下降、上升、右移、左移等動作的轉(zhuǎn)換是由相應(yīng)的限位開關(guān)來控制的，而夾緊、放松動作是由時間來控制的。

系統(tǒng)要求

為了滿足生產(chǎn)需要，桁架機(jī)械手應(yīng)設(shè)置單步工作方式、連續(xù)工作方式和回原點工作方式。

1、單步工作方式

從原點開始，按照自動工作循環(huán)的步序，每按下一次起動按鈕，桁架機(jī)械手完成一步的工作后，自動停止。

2、循環(huán)工作方式

按下起動按鈕，桁架機(jī)械手從原點開始，按工序自動反復(fù)連續(xù)工作，直到按下停止按鈕，桁架機(jī)械手在完成最后一個周期的動作后，返回原點自動停機(jī)。

3、回原點工作方式

桁架機(jī)械手控制系統(tǒng)在原點時，各檢測元件和執(zhí)行元件的狀態(tài)為：左限位開關(guān)壓下，上限位開關(guān)壓下，工作鉗處于放松狀態(tài)。在原位處應(yīng)有信號燈指示。當(dāng)桁架機(jī)械手不在原點時，可選擇回原點工作方式，然后按回原點起動按鈕，使系統(tǒng)自動返回原點狀態(tài)。

控制系統(tǒng)可根據(jù)動作的要求，設(shè)計采用數(shù)字順序控制。它首先要編制程序加以存儲，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制桁架機(jī)械手進(jìn)行工作程序的存儲方式有分離存儲和集中存儲兩種。分離存儲是將各種控制因素的信息分別存儲于兩種以上的存儲裝置中，如順序信息存儲于插銷板、凸輪轉(zhuǎn)鼓、穿孔帶內(nèi)；位置信息存儲于時間繼電器、定速回轉(zhuǎn)鼓等；集中存儲是將各種控制因素的信息全部存儲于一種存儲裝置內(nèi)，如磁帶、磁鼓等。這種方式使用于順序、位置、時間、速度等必須同時控制的場合，即連續(xù)控制的情況下使用。

其中插銷板使用于需要迅速改變程序的場合。換一種程序只需抽換一種插銷板限可，而同一插件又可以反復(fù)使用；穿孔帶容納的程序長度可不受限制，但如果發(fā)生錯誤時就要全部更換；穿孔卡的信息容量有限，但便于更換、保存，可重復(fù)使用；磁蕊和磁鼓僅適用于存儲容量較大的場合。至于選擇哪一種控制元件，則根據(jù)動作的復(fù)雜程序和精準(zhǔn)程序來確定。對動作復(fù)雜的桁架機(jī)械手，采用求教再現(xiàn)型控制系統(tǒng)。

更復(fù)雜的桁架機(jī)械手采用數(shù)字控制系統(tǒng)、小型計算機(jī)或微處理機(jī)控制的系統(tǒng)。控制系統(tǒng)以插銷板用的最多，其次是凸輪轉(zhuǎn)鼓。它裝有許多凸輪，每一個凸輪分配給一個運動軸，轉(zhuǎn)鼓運動一周便完成一個循環(huán)。

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