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苏州市职业大学机电工程学院毕业设计说明书
6.1.3 导向装置
气压驱动的机械手臂在进行伸缩运动时，为了防止手臂绕轴线转动，以保证手指的正确方向，并使活塞杆不受较大的弯曲力矩作用，以增加手臂的刚性，在设计手臂结构时，
应该采用导向装置。具体的安装形式应该根据本设计的具体结构和抓取物体重量等因素来确定，同时在结构设计和布局上应该尽量减少运动部件的重量和减少对回转中心的惯量。
导向杆目前常采用的装置有单导向杆，双导向杆，四导向杆等，在本设计中才用单导向杆来增加手臂的刚性和导向性。 6.1.4 平衡装置
在本设计中，为了使手臂的两端能够尽量接近重力矩平衡状态，减少手抓一侧重力矩对性能的影响，故在手臂伸缩气缸一侧加装平衡装置，装置内加放砝码，砝码块的质量根据抓取物体的重量和气缸的运行参数视具体情况加以调节，务求使两端尽量接近平衡。
6.2 手臂升降气缸的尺寸设计与校核
6.2.1 尺寸设计
气缸运行长度设计为l=118mm,气缸内径为D1=110mm,半径R=55mm,气缸运行速度，加速度时间?t=0.1s,压强p=0.4MPa,则驱动力
G0?p.?R2``
?0.4?106?3.14?0.0552 ?3799(N) 6.2.2 尺寸校核
1.测定手腕质量为80kg,则重力
G?mg
?80?10
?800(N)2.设计加速度a?5(m/s)，则惯性力
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G1?ma
?80?5
?400(N)3.考虑活塞等的摩擦力，设定一摩擦系数k?0.1，
Gm?k.G1
?0.1?400
?40(N) 总受力Gq?G?G1?Gm
?800?400?40
?1240(N) Gq?G0
所以设计尺寸符合实际使用要求。
6.3 手臂回转气缸的尺寸设计与校核
6.3.1 尺寸设计
气缸长度设计为b?120mm,气缸内径为D1?210mm,半径R=105mm,轴径D2?40mm半径R?20mm,气缸运行角速度?=90?/s，加速度时间
?t?0.5s,压强P?0.4MPa,
pb(R2?r2) 则力矩：M?
20.4?106?0.12(0.1052?0.0202)? 2?255(N.m) 6.3.2 尺寸校核
1．测定参与手臂转动的部件的质量m1?120kg,分析部件的质量分布情况， 质量密度等效分布在一个半径r?200mm的圆盘上，那么转动惯量：
m1r2J?
2
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120?0.102 ?
2 ?0.6（kg.m2） M惯?J.??t
90 0.5
?108(N.m)?0.6?考虑轴承，油封之间的摩擦力，设定摩擦系数k?0.2, M摩?k.M惯 总驱动力矩:
M驱?M惯?M摩
?108?5.4
?113.（4N.m）?0.2?108
?5.（4N.m）〈M M驱 设计尺寸满足使用要求。
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7 机械手的PLC控制设计
考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制.当机械手的动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷。
7.1 可编程序控制器的选择及工作过程
7.1.1 可编程序控制器的选择
目前，国际上生产可编程序控制器的厂家很多，如日本三菱公司的F系列PC,德国西门子公司的SIMATIC N5系列PC、日本OMRON(立石)公司的C型、P型PC等。考虑到本机械手的输入输出点不多，工作流程较简单，同时考虑到制造成本，因此在本次设计中选择了OMRON公司的C28P型可编程序控制器。 7.1.2 可编程序控制器的工作过程
可编程序控制器是通过执行用户程序来完成各种不同控制任务的。为此采用了循环扫描的工作方式。具体的工作过程可分为4个阶段。
第一阶段是初始化处理。
可编程序控制器的输入端子不是直接与主机相连，CPU对输入输出状态的询问是针对输入输出状态暂存器而言的。输入输出状态暂存器也称为I/0状态表.该表是一个专门存放输入输出状态信息的存储区。其中存放输入状态信息的存储器叫输入状态暂存器;存放输出状态信息的存储器叫输出状态暂存器。开机时，CPU首先使I/0状态表清零，然后进行自诊断。当确认其硬件工作正常后，进入下一阶段。
第二阶段是处理输入信号阶段。
在处理输入信号阶段，CPU对输入状态进行扫描，将获得的各个输入端子的状态信息送到I/0状态表中存放。在同一扫描周期内，各个输入点的状态在I/0状态表中一直保持不变，不会受到各个输入端子信号变化的影响，因此不能造成运算结果混乱，保证了本周期内用户程序的正确执行。
第三阶段是程序处理阶段。
当输入状态信息全部进入I/0状态表后，CPU工作进入到第三个阶段。在这个
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