机械手课题报告（1）
绪论：机械手通常应用于动作复杂的场合来代替人的反复操作，从而节省人的劳动，普通继电器由于其体积和接口等方面限制，经常被应用于简单的电气及流水线控制，而plc以其可靠性高、抗干扰能力强；控制系统构成简单。编程简单、使用、维护方便；组合方便、功能强、应用范围广；体积小、体重轻、工号地等优点被广泛应用于类似机械手的控制动作复杂的场合，本设计正是以plc控制为基础从而是吸纳机械手的各种动作。
课题介绍：一、在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危机生命。
二、自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。
机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，适合用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。
机械手一般由耐高温，抗腐蚀性的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了人工的劳动强度，提高了工作效率。
三、机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。
四、广泛采用工业机器人，不仅可以提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。
本文应用三棱公司生产的可编程控制器fx系列plc，实现机械手搬运控制系统，该系统充分利用了可编程（plc）控制功能，使该系统可靠稳定。
一、实验目的。
用数据移位指令来实现机械手动作的模拟。
二、机械结构和控制要求。
图中为一个将工件由a处传送到b处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。
设备装有上、下限位和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作，即为：
原位 → 下降 → 夹紧 → 上升 → 右移。
左移 ← 上升 ← 放松 ← 下降。
三、机械手动作的模拟实验面板图：
图中的启动、停止用动断按钮来实现，限位开关用钮子开关来模拟，电磁阀的原位指示灯用发光二极管来模拟。
四、输入/输出接线列表。
五、实验程序如图：
六、工作过程分析：
当机械手处于原位时，上升限位开关i0.2、左限位开关i0. 4均处于接通（“1”状态），移位寄存器数据输入端接通，使m10.0置“1”，q0.5线圈接通，原位指示灯亮。
按下启动按钮，i0.0置“1”，产生移位信号，m10.0的“1”态移至m10.
1，下降阀输出继电器q0.0接通，执行下降动作，由于上升限位开关i0.2断开，m10.
0置“0”，原位指示灯灭。
当下降到位时，下限位开关i0.1接通，产生移位信号，m10.0的“0”态移位到m10.
1，下降阀q0.0断开，机械手停止下降，m10.1的“1”态移到m10.
2，m20.0线圈接通，m20.0动合触点闭合，夹紧电磁阀q0.
1接通，执行夹紧动作，同时启动定时器t37，延时1.7秒。
机械手夹紧工件后，t37动合触点接通，产生移位信号，使m10.3置“1”，“0”态移位至m10.2，上升电磁阀i0.
2接通，i0.1断开，执行上升动作。由于使用s指令，m20.
0线圈具有自保持功能，q0.1保持接通，机械手继续夹紧工作。
当上升到位时，上限位开关i0.2接通，产生移位信号，“0”态移位至m10.3，q0.
2线圈断开，不再上升，同时移位信号使m10.4置“1”态，i0.4断开，右移阀继电器q0.
3接通，执行右移动作。
待移至右限位开关动作位置，i0.3动合触点接通，产生移位信号，使m10.3的“0”态移位到m10.
4，q0.3线圈断开，停止右移，同时m10.4的“1”态已移到m10.
5，q0.0线圈再次接通，执行下降动作。
当下降到使i0.1动合触点接通位置，产生移位信号，“0”态移至m10.5，“1”态移至m10.
6，q0.0线圈断开，停止下降，r指令使m20.0复位，q0.
1线圈断开，机械手松开工作；同时t38启动延时1.5秒，t38动合触点接通，产生移位信号，使m10.6变为“0”态，m10.
7为“1”态，q0.2线圈再度接通， i0.1断开，机械手又上升，行至上限位置，i0.
2触点接通，m0.7变为“0”态，m11.0为“1”态，q0.
2开，停止上升，q0.4线圈接通，i0.3断开，左移。
到达左限位开关位置，i0.4触点接通，m11.0为“0”态，m11.
1为“1”态，移位寄存器全部复位，q0.4线圈断开，机械手回到原位，由于i0.2、i0.
4均接通，m10.0被置“1”，完成一个工作周期。
再次按下启动按钮，将重复上述动作。
实验改进方案：
1、 根据工作实际路径可以设置自动化转移机械手；
2、 当操作出现错误时发出警报；
3、 手动控制夹紧过程以便夹紧不同材质的物体；
4、 可在机械手爪处增添一个光电耦合器检测转移过程中物体是否滑落，当滑落时发出警报；
5、 在机械手爪上安装一个压力传感器，在爪物体时如果压力不足或者压力过大，则发出报警。
机械手课题报告（2）
设计一个转移易拉罐的机械手。
一、 改进方案：
1、 当发生操作错误时保持当前状态暂停工作，发出报警，手爪不松开，持续夹紧物体。
2、 在机械手爪处增添两个压力传感器（一个安装在横向位置（a），一个安装在纵向位置（b））和超声波，防止在夹取物体的时候压力过小或过大（采用pid控制）：
1）当压力过小时，物体滑落，超声波传感器模块（红外线测距）测定到离物体的距离增加，并立即向plc反馈距离信号，此时plc接收信号，并对机械手发出夹紧信号，当物体不在移动时，plc读取压力传感器的值，然后保持压力，直至移动到目的地。
2）当压力过大时，纵向位置的压力传感器（a+n）检测出物体的重量，此时与横向位置（a）的压力传感器电压进行对比，反馈回plc，再由plc进行处理：（注：n表示一个定值，此值是在重力的基础上加上的一定的值，原理是重力要略小于提物体的力，才能保证物体不下滑）
二、改进所用到的硬件。
1、两个压力传感器；2、一个超声波测距仪模块；3、plc；4、导线及其他机械手部件。
三、改进原理及思路。
1、当发生操作错误时保持当前状态暂停工作，发出报警，手爪不松开，持续夹紧物体。
即当操作出现两个及以上动作：上限位和下限位开关同时闭合时，此时发生错误，则进行报警。此改进仅需要利用plc编程即可实现，程序如下。
2、在机械手爪处增添两个压力传感器和超声波测距仪传感器，进行机械手夹力的控制。
一个安装在横向位置（a），一个安装在纵向位置（b）和超声波，防止在夹取物体的时候压力过大或过小：
1）当压力过小时，物体滑落，超声波测距模块测定到离物体的距离增加，向plc反馈距离信号，此时plc接收信号，并对机械手发出夹紧信号，当物体不再移动时，plc读取压力传感器的值，然后保持压力，直至移动到目的地。
2）当压力过大时，纵向位置的压力传感器（a）检测出物体的重量，并通过对易拉罐力的控制规律，输出一个合适的值（nx）。（此处需要联系到实际物体的重力（g3牛），表面摩擦因素，及加速时的加速度而定这个力的大小，大家到时候讲的时候大概说一下就可以了。）
四、实验分析及设计。
1、 机械手爪受力分析：
2、pid反馈控制图（这里需要设计详细的，我这里只是简介，需要计算一些值）
3、超声波测距模块。
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