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機(jī)械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人，它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門(mén)。
 
機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。本文主要介紹機(jī)械手設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)需要的三大要素：步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制器。
機(jī)械手按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式和機(jī)械式機(jī)械手。本文設(shè)計(jì)的三自由度機(jī)械手屬于混合式機(jī)械手，它綜合了電動(dòng)式和氣動(dòng)式機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)，既節(jié)省了行程開(kāi)關(guān)和PLC的I／O端口，又達(dá)到了簡(jiǎn)便操作和精確定位的目的。
 
機(jī)械手是一種能模擬人的手臂動(dòng)作，按照設(shè)定程序、軌跡和要求，代替人手進(jìn)行抓取、搬運(yùn)工件或操持工具的機(jī)電一體化自動(dòng)裝置。三自由度機(jī)械手又稱3D機(jī)械人，能夠?qū)崿F(xiàn)三個(gè)自由度方向(水平、垂直和旋轉(zhuǎn))的抓取或放置物品，具有操作范圍大，靈活性好，應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)。
 
可編程控制器(PLC)是一種專門(mén)為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算操作的電子控制裝置。由于其具有可靠性高，功能強(qiáng)，編程簡(jiǎn)單，人機(jī)交互界面友好等特性而廣泛用于工業(yè)控制系統(tǒng)。
步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)執(zhí)行元件。在非超載情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)目。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性誤差而無(wú)累計(jì)誤差的特點(diǎn)，使其在速度、定位等控制領(lǐng)域應(yīng)用得非常廣泛。
 
1 機(jī)械手的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)方式
機(jī)械手為圓柱坐標(biāo)型。機(jī)械手手臂的左右運(yùn)動(dòng)(水平方向)由伸縮步進(jìn)電機(jī)控制，上下運(yùn)動(dòng)(垂直方向)由升降步進(jìn)電機(jī)控制，逆時(shí)針和順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)則由底盤(pán)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。機(jī)械手的夾緊裝置采用關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其夾緊與松開(kāi)用氣壓驅(qū)動(dòng)，并由電磁閥控制。
 
機(jī)械手可以根據(jù)設(shè)定程序的動(dòng)作將工件從A處搬運(yùn)到B處。
2 機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
 
機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)置了手動(dòng)工作方式和自動(dòng)工作方式。自動(dòng)方式又分為自動(dòng)回原點(diǎn)、單步、單周期、連續(xù)四種工作方式。