基于PLC的3自由度机械手的控制系统

利用"慧鱼"组合模型构建了3自由度机械手的机械模型,并对其运动原理和各模块间的相互作用进行了分析与研究,在此基础上利用PLC实现了机械手的控制过程,对设计中出现的电源不匹配问题,通过使用中间继电器和稳压直流电源对其进行控制.实践表明,整个控制系统运行可靠,为实际3自由度机械手的控制提供了技术参考.

第29卷第3期

2008年6月

华 北 水 利 水 电 学 院 学 报

JournalofNorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower

Vol129No.3

 Jun.2008

文章编号:1002-5634(2008)03-0048-02

基于

PLC的3自由度机械手的控制系统

刘晓燕1,乔文生2,陈俭培1,王丽君1

(1.华北水利水电学院,河南郑州450011;2.北京京航公司,北京100076)

摘 要:利用“慧鱼”组合模型构建了3自由度机械手的机械模型,并对其运动原理和各模块间的相互作用进行了分析与研究,在此基础上利用PLC实现了机械手的控制过程,对设计中出现的电源不匹配问题,通过使用中间继电器和稳压直流电源对其进行控制.实践表明,整个控制系统运行可靠,为实际3自由度机械手的控制提供了技术参考.

关键词:3自由度机械手;PLC;行程开关;中间继电器中图分类号

基于PLC的3自由度机械手的控制系统

:TP241.2   文献标识码:A

  3自由度机械手又称3D机械人,能够实现3个自

由度方向(水平、垂直和旋转)的抓取或放置物品,具有操作范围大、灵活性好、应用广泛的特点.

[1]

1.2 工作原理

3自由度机械手能够实现在不同的方向上抓取物体,其运动系统主要由4部分组成:水平、垂直、旋

转和手爪运动系统.每一个运动系统的控制部分都是由1个直流电机、2个行程开关组成.以垂直运动系统为例介绍3自由度机械手的工作原理.

垂直运动系统主要由3个主要部件组成:电机、限位行程开关和计数行程开关.电机为垂直运动提供动力:这里所选用的电机为直流电机,通9V电压,正向旋转;通以-9V电压,反向旋转.限位行程开关限制垂直运动的极限位置,也是垂直运动的起始位置:当机械手臂向上运动碰到上面的限位行程开关后,机械手臂停止运动.计数行程开关是用来计量电机的旋转圈数的,从而可以精确计算垂直运动的距离,起到定位的作用.

垂直运动具体的运动过程可分为定位阶段和复位阶段.定位阶段:驱动电机使手臂从初始位置开始下降,通过定位行程开关计数使手臂到达指定位置停止.复位阶段:驱动电机反转使手臂上升,直到碰到限位行程开关结束.整个垂直运动以PLC为核心,通过外接电路(一方面行程开关的信号经由外接电路输入到PLC中,另一方面PLC发送指令给电机,使电机产生相应的运动)进一步驱动执行机构动作.控制系统的结构如图2所示.

1 3自由度机械手的工作原理

1.1 结构简介

采用慧鱼组合模型对3自由度机械手进行了构建,模型结构如图1所示[2].

1—底座;2—旋转台;3—小圆柱;4—抓手行程开关;5—抓手电

机;6—手臂;7—垂直行程开关;8—垂直螺杆9—螺杆轴齿轮;10—惰轮;11—垂直电机齿轮;12—垂直电机;13—水平电机;14—水平行程开关;15—水平螺杆;16—水平螺母;17—垂直螺母;18—旋转行程开关

图1 3自由度机械手组合模型

收稿日期:2008-01-20

作者简介:刘晓燕(1984—),女,河南许昌人,在读硕士研究生,主要从事机电控制及自动化方面的研究.

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