摘 要：本文主要介绍了三自由度机械手控制系统的设计过程。本文主要论述重点在依据六自由机械手对三自由度机械手结构进行了创新。
　　关键词：三自由度；结构设计创新
　　引言
　　在科技不断进步下，机械制造业的发展起着关键的作用。机械制造业是将独立的单元作为一个自动化的过程，在工业生产不断迅速发展进步中综合自动化水平要求越来越严格，每个工厂的生产线和自动化车间越来越多，未来完成自动化工厂进一步加强。工业机器人是很多种类中生产进程自动化需求常常改换产品的通用伎俩，也是现在社会中自动化技术和人工智能技术开展的重要表现，也代表着当今社会制作行业技术开展的新水平。虽然自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，但其结构也越复杂，前期投入较高。对于小型工厂，考虑综合因素适用于二到三自由度机械手。本文设计的五轴机械手采用电动和气动相结合的驱动方式，两台PLC分别控制主臂和副臂的伺服电机驱动及气动手抓，协同完成复杂的取、卸料动作，具有系统结构清晰、驱动能力强、方便扩展的特点和优势。在PLC软件设计上采用梯形图和嵌入式模块化编程相结合的动作模块化编程思想，不仅增强了程序的可读性，便于调试，而且实现了工艺流程的灵活配置。同时，组态式触摸屏实现了工艺参数的可视化配置和运行信息的实时监控等功能，具有稳定可靠、灵活通用等特性。
　　1工作过程
　　通常情况卜，机械手在生产线上的任务是将工件从A处搬运到B处，主要动作为：PLC送电后，首先控制装置返回初始位置：机械手的手爪上升到上限位，然后手臂缩回到缩回限位，然后向左旋转到左限位。物料检测光电传感器检测到物料后，机械手手臂伸出，手爪下降抓物，然后手爪提升，到达上限位后手臂缩回，到达缩回限位后向右旋转到右限位，手臂伸出，到达伸出限位后手爪下降，到达卜降限位将物料放下，然后回到原位。如果机械手在手爪下降过程中，在5s内小能到达下限位，则手停下降，然后上升到上限位停比运行，同时开始报警（红灯闪烁，同时蜂鸣器鸣叫）。等按下故障复位按钮后，停止报警，机械手继续刚才的工作过程。
　　2电气设计
　　系统主要耗電设备为5台伺服电机、气动执行阀和人机接口等，总功率小于3KW。系统采用单相市电为伺服驱动、气动执行阀、PLC控制器及开关电源供电。开关电源输出24V直流电，为PLC的I/O口、触摸屏、磁性开关传感器、外围联机设备接口及电控箱风扇供电。伺服电机由伺服驱动控制器直接供电[s}，并通过集成的编码器向伺服控制器传输位置信息，其线路接线图如图4所示。在布线时传感器与伺服电机供电线分槽走线，尽量远离并避免平行走线，PLC与触摸屏之间也采用接地良好的屏蔽线。
　　3结束语
　　本系统采用双PLC分散控制五轴机械手的伺服电机和气动执行阀，实现主臂和副臂的协同动作，并采用动作模块化调用的编程思想。经过生产现场调试，本系统功能强大、性能稳定，人机交互界而友好、调试方便，具有良好的工业取料的通用性，提高了工业自动化程度和生产效率，且每台设备至少节省了1-2人不间断工作的人力成本。
　　参考文献
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　　[2]李致金，吴文娟.两轴定位机械手电气控制系统的设计[J].机床与液压，2011，39（8）.
　　[3]杨磊，蔡耀光，任旭虎等.基于PLC的构造物理模拟实验系统控制技术研究[Jl.电气传动，2011，41（7）.
　　作者简介
　　李海峰（1987-），硕士，单位：山东协和学院机电学院。
　　（作者单位：1.山东协和学院；2.德州市产品检验检测研究院）