论文总字数：15947字

摘 要

机械手是在自动化生产过程中逐渐发展起来的一种新型装置，广泛应用于工业生产和其他领域。目前在机械手领域中采用最多最广泛的有可编程控制器（PLC）和C10系列控制系统。PLC可编程控制器的简称。C10系列控制系统是选用一种名为keba的控制器，相当于原先的运动控制器加PLC。本论文以三菱PLC为基础，配合着C10系列控制系统编程，用C10系列控制系统设计了一套可行的机械手控制系统，并给出了详细的C10系列控制系统编程程序。C10系列机械手采用了直流电机驱动、液压传动和伺服电机，能够使机械手满足控制要求。在本设计中用手动启动电机代替了用PLC启动机械手。以先进的C10系列控制系统编程代替了原先的PLC编程，相比PLC梯形图编程，C10系列控制系统编程更加的简单明了，通俗易懂。可通过手动操作完成手动控制机器人的机械抓手运动，也可利用C10系列控制系统编程来达到自动控制机械抓手运行。本设计中的机械手可在其运动范围之内，通过手动或者自动抓取物料，操作简单，抓取动作灵活多变，可替代人工在危险在危险的区域内作业，且可根据物料的临时改变和运动变化的改变随时调整相关参数即可。

关键词：机械手 C10系列控制系统 手动控制 自动控制

Abstract

Manipulator is a new device developed in the process of automatic production. It is widely used in industrial production fields and others. At present, the most widely used in the field of mechanical are programmable controllers(PLC) and C10 series control systems. PLC is the abbreviation of programmable controller.The C10 series control system uses a controller called Keba, which is equivalent to the original motion controller plus PLC. This thesis is based on the MITSUBISHI PLC, with the C10 series control system programming, using the C10 series control system design a set of feasible manipulator control system, and gives the detailed C10 series control system programming. C10 series manipulator adopts DC motor drive, hydraulic transmission and servo motor, which can make the manipulator meet the control requirements. In this design, manually start the motor instead of using PLC to start the manipulator. With advanced C10 series control system programming instead of the original PLC programming, compared to PLC ladder programming, C10 series control system programming is more simple and clear, easy to understand. Through manual operation, the robot manipulator can be manually controlled, and the C10 series control system can also be programmed to automatically control the mechanical handle. The design of the manipulator can be within the range of motion, operation by manual or automatic grab materials, simple, flexible grasp action, can replace the manual in dangerous work in the dangerous area, and the related parameters can be adjusted at any time according to the temporary change material and movement change.

Keywords: manipulator；C10 series control system；manual control；automatic control

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景 1

1.2 机械手的研究意义 2

1.3 课题研究的主要内容 2

第二章 机械手的硬件体系 4

2.1 机械手控制体系 4

2.1.1 机械手本体 4

2.1.2 执行机构 5

2.1.3 驱动系统 6

2.1.4 控制系统 6

2.2 机械手控制功能实现 6

2.2.1 机械手控制 6

2.2.2 机械手运动权限登录 7

2.2.3 手动示教位置获取 8

2.2.4 自动控制程序界面 9

2.3 机械手手动模式下运动 10

2.3.1 关节模式下的运动 10

2.3.2 世界坐标系模式下的运动方向 14

2.3.3 工具坐标系模式下的运动方向 15

第三章 机械手视觉功能开发 16

3.1 设定范围内的功能开发 16

3.1.1 运动功能操作 16

3.1.2 归原点功能操作 17

3.1.3 设置功能操作 18

3.1.4 系统功能操作 18

3.1.5 流程控制功能操作 18

3.2 机械手视觉系统 19

3.2.1 视觉定义 19

3.2.2 视觉说明及操作 19

3.2.3 视觉功能程序开发 24

第四章 调试与测试 27

4.1 开机操作 27

4.2 手动模式下机械手运动 27

4.3 自动模式下机械手运动 29

4.4 关机操作 30

第五章 总结与展望未来 31

5.1 总结 31

参考文献 32

致谢 33

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

随着自动化技术的飞速发展，对自动控制技术要求不断地提高，与此同时生产环境也愈发的恶劣，操作线上的工人的操作技术在此基础上需要不断的提高，与此同时一线工人的工作环境和人生安全也受到了极大的威胁。对于工人的环境和操作内容也要求程序简便化，一些复杂的工作程序或重复动作需要有机械手进行电脑远程操作，使其自动完成，这一理想化的实现，节省了很多的时间和劳动力，另外还可以避免一些高危工作对人体所造成的伤害，在此项工作的操作过程中，可以对人的手臂进行模拟仿真，按照固定的方法就像人抓取物件儿那样去移动位置，从根本上代替人力操作，从而提高效率，实现自动化，另外，对一些高空作业的操作可能人亲力亲为，去操作的过程中会出现这样那样的隐患问题，这一过程也可以使危险降到最低。此程序也在机械冶金制造和一些轻工业等领域广泛使用。由于机械操作速度较快，因此使用非常广泛，目前在机床模锻压力机及焊接喷漆等流程中使用。按照事先拟定的程序和计划完成操作，另外有些还具有传感反馈的能力，能对外界的一些变化做适当强度的反应，如果机械手在操作的过程中发现操作，出现偏离轨道可能还会引起机械内部零部件的损伤，如果有了传感反动机器机械手就可以根据实际情况进行调整，从而避免出现机械损伤的情况，另外还有利于提高材料的运输和配置自动化及其工作效率，降低相应的劳动成本，可以加快我国工业化的实施。另外，对于生产机械化也朝向更理想的方向发展。这是一门综合各个领域的学科技术。近几年来，我国信息技术高度发展，传感技术在我国各个领域的使用中也越来越多。机械操作一体化，已成为目前工业化生产中非常重要的一个分支。使机械进一步自动化是我们目前工业发展的一个重要内容，操作手的问世很大程度上提高了工作效率，节省了人力资源和时间，通过预先鞭策好的程序，使它仿照人的操作流程来完成作业，在性能上，这种设备的完善程度也是非常高的，目前在我国各大领域都有所涉及，并且有着很大的发展空间。我国以后的工业操作将会继续迈向自动化和专业化的趋势。

1.2 机械手的研究意义

在很久之前，大约在中世纪的时候，在古希腊一些地方人们就试图制造出机器人，用来帮助自己解决繁重的工作。在古希腊诗人荷马的长篇叙事诗上有记载到，讲述了“火和锻冶之神”赫菲斯托斯用黄金制造出一个侍女，试图让它来帮助自己完成工作。从几千年以前到现在，人类一直想将这个美好的梦想实现。直到1958年，世界上第一台简易机器人被发明，从此，机器人相关的技术得到了飞快的发展，而且逐步的被运用到机械、电子、汽车等领域内。在20世纪的今天，机器人应用技术已经成为衡量一个国家科技发展水平的重要衡量之一。机械手是近半个世纪以来逐渐发展的一种自动设备近，机械手可以手动操作来完成抓取物料，亦可通过编写软件程序来达到抓取物料等功能，机械手不仅拥有人和机器身上的大部分优点，而且可替代人在做一些高危险任务，他的智能性和适应性已经远远地超过人类。在机械手工作中，机械手控制的准确性和对环境的适应性已经基本成熟，目前机械手在大部分领域内都可适用。像某些公司的高端机械手，可以执行十分复杂的操作。在工业生产中用机械手替代人工，不仅可以大大提升生产效率，而且还可以减少人工的疲劳度，让生产逐渐趋于自动化。所以机械手近些年来被广泛的使用。

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