機(jī)械手相關(guān)理論基礎(chǔ)概述目錄TOC\o"1-3"\h\u22950機(jī)械手相關(guān)理論基礎(chǔ)概述 1163351.1機(jī)械手的控制要求 1209801.2機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu) 1218501.3光電效應(yīng)與光電傳感器及光電開關(guān)原理 2180711.3.1光電效應(yīng)與光電傳感器 2178571.3.2光電開關(guān)原理 31.1機(jī)械手的控制要求機(jī)械手的應(yīng)用十分廣泛，因此使用方法也要根據(jù)使用場合的不同尋找適用的方式，因此就分為了兩種方式，即手動和自動。機(jī)械手長期工作之后，很有可能會產(chǎn)生故障，就需要對其進(jìn)行維修，并且需要對剛安裝上的機(jī)械手進(jìn)行調(diào)試，這時候，就需要就行手動操作，手動操作可以單獨(dú)對不同部位進(jìn)行操控調(diào)試，更利于分開操作控制機(jī)械手的不同功能，更高效地發(fā)現(xiàn)故障和問題。而自動控制是需要相關(guān)的技術(shù)員編程，將編寫的指令傳到PLC，然后通過一個開始和結(jié)束點(diǎn)，由PLC自動控制，按照程序進(jìn)行工作運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)自動化控制，其中自動控制分為半自動和全自動控制，半自動控制是在一個周期結(jié)束之后，需要人為地啟動開關(guān)，這樣才能進(jìn)行下一次的運(yùn)作，而全自動無須手動，就能夠按程序編制規(guī)定完成任務(wù)，只有在出現(xiàn)迫不得已情況下，及時按停機(jī)按鈕就行。圖2-1是機(jī)械手的工作流程圖。圖2-1機(jī)械手工作流程圖1.2機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)本設(shè)計(jì)中通過氣缸作為驅(qū)動力，借助相應(yīng)的、由PLC控制的電磁閥，從而完成一系列的操作任務(wù)。在尋找驅(qū)動元件時，要使用方便靈巧的元件，要保證元件能夠適用于各類工業(yè)生產(chǎn)。故擇優(yōu)使用圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手，如圖2-2所示。圖2-2氣動機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖圖2-3為氣動機(jī)械手的組成簡圖，中部是一個立式的柱體回旋杠,兩邊是鋸齒形的活塞桿,目的是作為活塞的載體,當(dāng)齒條向兩端搖擺、來回循環(huán)運(yùn)動時,就能帶動回旋杠上的齒輪運(yùn)動,從而實(shí)現(xiàn)立柱及長臂的來回轉(zhuǎn)動;下圖的垂直氣缸也被設(shè)計(jì)為升降式的立柱缸。其運(yùn)動原理是當(dāng)活塞退回的同時,夾緊缸夾緊工件,使得氣缸平移,從而完成伸縮的動作。圖2-3氣動機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖組成機(jī)械手的部位主要分為兩大部分，一個是主機(jī)部分，其中包括手臂、底座、肢體等等；另一個則是執(zhí)行部分，用來對機(jī)械手的上下、升降、旋轉(zhuǎn)、伸縮等等運(yùn)動進(jìn)行周期執(zhí)行。除此之外，要讓機(jī)械手實(shí)現(xiàn)運(yùn)動功能，還需要一些其他的器件，如控制的電磁閥線圈、外圍按鈕、電源線、傳感器等。根據(jù)不同的要求需要的器件是不一樣的[8]。1.3光電效應(yīng)與光電傳感器及光電開關(guān)原理1.3.1光電效應(yīng)與光電傳感器氣動機(jī)械手在工作運(yùn)行時，少不了傳感器這項(xiàng)技術(shù)，傳感器技術(shù)是世界上新興的一項(xiàng)技術(shù)，它的發(fā)展前景十分可望，現(xiàn)如今已被應(yīng)用到各個領(lǐng)域，它是當(dāng)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱之一。傳感器的主要功能就是通過感應(yīng)特定敏感的信號并將信號傳遞表達(dá)出來。一個傳感器由很多元件組成，最基本的元件有四五種，如下圖2-4所示。圖2-4傳感器組成原理圖傳感器按照不同的需求，分為很多種，常用到的有光電傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等等，本文主要探討光電式傳感器。光電式傳感器的敏感物質(zhì)是光和電，利用光電效應(yīng)這一工作原理，接受紫外線和紅外線傳播的光能量，通過對光源的靈敏的反應(yīng)，將大量的光能通過一系列轉(zhuǎn)換最終輸出的是電信號。它是借助對光能敏感的變化，從而得到光信號，再通過其它元件將光信號轉(zhuǎn)為電信號。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成，通過光電器件將對光源的感應(yīng)將測量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號，精確度高，并且無需接觸，自動化地就能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，反應(yīng)靈敏，測量結(jié)果也十分可靠，在研究領(lǐng)域發(fā)展前景可觀，在自動控制領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛[10]。1.3.2光電開關(guān)原理光電的開關(guān)主要是依靠感光元件的靈敏度，感光元件對光源敏感，對光的變化反映也更加直觀，通過接收變化的入射光并對其變化進(jìn)行放大，從而獲得對開關(guān)信號控制輸出的器件。例如，在發(fā)光二極管發(fā)出光后，光電接收器件對其進(jìn)行感應(yīng)，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，最終以開的信號的形式表現(xiàn)出來；當(dāng)發(fā)光二極