FMC物料搬运机械手设计

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 毕 业 设 计 说 明 书 题目 FMC 物料搬运机械手设计 二级学院 直属学部 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师姓名 职称 评阅教师姓名 职称 2014 年 11 月 常州工学院毕业设计 摘 要 本课题是为完成车间搬运工作而设计的搬运机械手 机械手是工业生产的必然产 物 它是一种模仿人体上肢的部分功能 按照预定要求输送工件或握持工具进行操作 的自动化技术设备 对实现工业生产自动化 推动工业生产的进一步发展起着重要作 用 因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎 本课题的机械手是采用气压传动装置 PLC 控制机械手 它的基本作用是从指定位 置抓取工件运送到另一个指定的位置 主要完成的是气压传动式机械手臂的结构方面 设计 以及用 PLC 软件进行简单的控制编程设计 使机械手具备手爪张合 手部回转 手臂伸缩 手臂回转 手臂升降 5 个主要运动 机械手分别采用了两个直线气缸 一个摆动气缸和滚珠丝杠来实现以上 5 个运动 对于机械手准确 高效的工作是当今生产上一个具有很现实意义的课题 于是利用步 进电机滚珠丝杠来控制机械手的手臂升降运动 达到了定位精度较高的效果 关键词 机械手 PLC 可编程控制器 步进电机 滚珠丝杠副 FMC 物料搬运机械手设计 目 录 1 绪论 1 1 1 机器人的起源 1 1 2 我国搬运机器人基本情况 1 1 3 国外搬运机械手发展情况 2 1 4 工业机器人发展的趋势和展望 3 1 5 本章小结 4 2 设计的总体思想 5 2 1 机械手预计达到的目标 5 2 2 基本结构框架 5 2 2 1 机械手基本形式的选择 5 2 2 2 机械手执行机构的设计 5 2 2 3 驱动系统的设计 6 2 2 4 控制系统的选择 6 2 3 本章小结 6 3 机械结构的设计 7 3 1 手部抓取机构的设计 7 3 1 1 手部结构设计要求 7 3 1 2 抓取装置原理 7 3 1 3 手部抓取气缸的设计 7 3 1 4 气压回路设计 11 3 2 腕部旋转机构的设计 12 3 2 1 腕部设计要求 12 3 2 2 手腕的驱动力矩的计算 12 3 2 3 摆动气缸的选择 14 3 2 4 气压回路设计 16 3 3 臂部伸缩机构的设计 17 3 3 1 手臂伸缩机构的设计 17 3 3 2 相关参数的计算 17 3 3 3 导向装置 19 3 3 4 气压回路设计 19 3 4 手臂升降机构的设计 19 3 4 1 工作要求 19 3 4 2 滚珠螺母结构形式的设计选择 20 3 4 3 滚珠丝杆副主要参数 型号及丝杆轴向承载能力计算 20 3 4 4 丝杠支承轴承的选择 21 常州工学院毕业设计 3 4 5 步进电机的选择与设计 23 3 5 机身旋转机构的设计 25 3 5 1 电机输出力矩的计算 25 3 5 2 电机输出功率的计算 27 3 5 3 电动机的选择 27 3 6 本章小结 29 4 气压系统的设计 30 4 1 气压传动系统工作原理 30 4 2 气动元件的选择 30 4 3 本章小结 31 5 PLC 控制系统设计 32 5 1 可编程序控制器的选择及工作过程 32 5 1 1 可编程序控制器的选择 32 5 1 2 可编程序控制器的工作过程 32 5 2 可编程序控制器的使用步骤 32 5 3 机械手可编程序控制器控制方案 33 5 3 1 控制系统的工作原理及控制要求 33 5 3 2 气动机械手的工作流程 34 5 3 3 I 0 分配 35 5 3 4 梯形图设计 37 5 4 本章小结 46 结 论 47 致 谢 48 参考文献 49 常州工学院毕业设计 1 1 绪论 1 1 机器人的起源 机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事 然而人 们对机器人的幻想与追求却已有 3000 多年的历史 人类希望制造一种像人一样的机器 以便代替人类完成各种工作 机器人的诞生先后经历了从古代的神话幻想到此后数千年的艰苦探索 设计和试 验的漫长道路 自古以来 幻想就是人类创造力的源泉 从人类最早的发明到当今的 人间奇迹无一不是如此 人们在辛苦的劳动生产中渴望着有 人 来帮助自己战胜困 难 创造幸福 西周时期 我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人 这是我国最早记载 的机器人 春秋后期 我国著名的木匠鲁班 在机械方面也是一位发明家 据 墨经 记载 他曾制造过一只木鸟 能在空中飞行 三日不下 体现了我国劳动人民的聪明 智慧 公元前 2 世纪 亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的机器人 自动机 它是以水 空气和蒸汽压力为动力的会动的雕像 它可以自己开门 还可以借助蒸汽 唱歌 1800 年前的汉代 大科学家张衡不仅发明了地动仪 而且发明了计里鼓车 计 里鼓车每行一里 车上木人击鼓一下 每行十里击钟一下 后汉三国时期 蜀国丞相 诸葛亮成功地创造出了 木牛流马 并用其运送军粮 支援前方战争 其实 在几百年甚至几千年以前 人类就制造出了许多可以帮助自己工作的 机 器人 只是还不成熟 仅仅是一个 雏形 所以说 机器人发展的起源 是因为 人们为了更加有效率的 更加节约人力的进行生产 而人类丰富的想象力和智慧造就 了今日的 机器人 1 2 我国搬运机器人基本情况 我国的工业机器人从 80 年代 七五 科技攻关开始起步 在国家的支持下 通过 七五 八五 科技攻关 目前己基本掌握了机器人操作机的设计制造技术 控 制系统硬件和软件设计技术 运动学和轨迹规划技术 生产了部分机器人关键元器件 开发出喷漆 弧焊 点焊 装配 搬运等机器人 其中有 130 多台套喷漆机器人在二 十余家企业的近 30 条自动喷漆生产线 站 上获得规模应用 弧焊机器人己应用在汽 车制造厂的焊装线上 但总的来看 我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国 外比还有一定的距离 如 可靠性低于国外产品 机器人应用工程起步较晚 应用领 域窄 生产线系统技术与国外比有差距 在应用规模上 我国己安装的国产工业机器 人约 200 台 约占全球已安装台数的万分之四 以上原因主要是没有形成机器人产业 当前我国的机器人生产都是应用户的要求 一客户 一次重新设计 品种规格多 批量小 零部件通用化程度低 供货周期长 成本也不低 而且质量 可靠性不稳定 因此迫切需要解决产业化前期的关键技术 对产品进行全面规划 搞好系列化 通用 化 模块化设计 积极推进产业化进程 我国的智能机器人和特种机器人在 863 计 划的支持下 也取得了不少成果 其中最为突出的是水下机器人 6000m 水下无缆机 器人的成果居世界领先水平 还开发出直接遥控机器人 双臂协调控制机器人 爬壁 机器人 管道机器人等机种 在机器人视觉 力觉 触觉 声觉等基础技术的开发应 FMC 物料搬运机械手设计 2 用上开展了不少工作 有了一定的发展基础 但是在多传感器信息融合控制技术 遥 控加局部自主系统遥控机器人 智能装配机器人 机器人化机械等的开发运用方面则 刚刚起步 与国外先进水平差距较大 需要在原有成绩的基础上 有重点地系统攻关 才能形成系统配套可供实用的技术和产品 以期在 十五 后期立于世界先进行列之 中 1 搬运作业在现代企业的物流管理中占有重要地位 近几年来随着物流业的发展 特别是自动仓库的出现 加速了搬运机器人的发展和广泛应用 我国在 七五 八五 期间已有许多单位研制出搬运码垛机器人 如上海大学研制的用于银行金库 的直角坐标型码垛搬运机器人 哈工大研制的堆垛机器人 物料搬运机器人的操作和 使用推广属于自动化技术中增值最快的领域之一 在带有微型机电一体化元件的小型 盘 套 罩形零部件的自动化封装运送中 借助于物料搬运机器人的图像识别技术和复 杂的编程技术 物料搬运机器人可以完成迄今为止人力所无法完成的艰巨任务 现今机 械手的发展更主要的是将机械手和柔性制造系统以及柔性制造单元相结合 从而根本 改变目前机械制造系统的人工操作状态 1 3 国外搬运机械手发展情况 现代工业机械手起源于 20 世纪 50 年代初 是基于示教再现和主从控制方式 能 适应产品种类变更 具有多自由度动作功能的柔性自动化产生 机械手首先是从美国开始研制的 1958 年美国联合控制公司研制出第一台机械手 他的结构是 机体上安装一回转长臂 端部装有电磁铁的工件抓放机构 控制系统是 示教型的 1962 年 美国机械铸造公司在上述工件抓放机构方案的基础之上又试制成一台数 控示教再现型机械手 商名为 Unimate 即万能自动 运动系统仿造坦克炮塔 臂回 转 俯仰 用液压驱动 控制系统用磁鼓最存储装置 不少球坐标式通用机械手就是 在这个基础上发展起来的 同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司 Unimaton 专门生产工业机械手 1962 年美国机械铸造公司也试验成功一种叫 Versatran 机械手 原意是灵活搬运 该机械手的中央立柱可以回转 臂可以回转 升 降 伸缩 采用液压驱动 控制系统也是示教再现型 虽然这两种机械手出现在六十 年代初 但都是国外工业机械手发展的基础 1978 年美国 Unimate 公司和斯坦福大学 麻省理工学院联合研制一种 Unimate Vic arm 型工业机械手 装有小型电子计算机进行控制 用于装配作业 定位误差可小 于 1 毫米 美国还十分注意提高机械手的可靠性 改进结构 降低成本 如 Unimate 公司建 立了 8 年机械手试验台 进行各种性能的试验 准备把故障前平均时间 注 故障前 平均时间是指一台设备可靠性的一种量度 它给出在第一次故障前的平均运行时间 由 400 小时提高到 1500 小时 精度可提高到 0 1 毫米 德国机器制造业是从 1970 年开始应用机械手 主要用于起重运输 焊接和设备的 上下料等作业 德国 KnKa 公司还生产一种点焊机械手 采用关节式结构和程序控制 常州工学院毕业设计 3 日本是工业机械手发展最快 应用最多的国家 自 1969 年从美国引进二种典型机 械手后 大力研究机械手的研究 据报道 1979 年从事机械手的研究工作的大专院校 研究单位多达 50 多个 1976 年个大学和国家研究部门用在机械手的研究费用 42 1979 年日本机械手的产值达 443 亿日元 产量为 14535 台 其中固定程序和可 变程序约占一半 达 222 亿日元 是 1978 年的二倍 具有记忆功能的机械手产值约为 67 亿日元 比 1978 年增长 50 智能机械手约为 17 亿日元 为 1978 年的 6 倍 截 止 1979 年 机械手累计产量达 56900 台 在数量上已占世界首位 约占 70 并以每 年 50 60 的速度增长 使用机械手最多的是汽车工业 其次是电机 电器 预计 到 1990 年将有 55 万机器人在工作 2 1 4 工业机器人发展的趋势和展望 工业机器人在许多生产领域的使用实践证明 它在提高生产自动化水平 提高劳 动生产率和产品质量提高经济效益 改善工人劳动条件等方面 有着令世人瞩目的作 用 引起了世界各国和社会各层人士的广泛兴趣 在新的世纪 机器人工业必将得到 更加快速的发展和更加广泛的应用 从近几年世界机器人推出的产品来看 未来工业 机器人具有如下的发展趋势 1 高智能化 未来工业机器人与今天的相比最突出的差异在于其具有更高的智能 随计算机技 术 模糊控制技术 专家系统技术 人工神经网络技术和智能工程技术等高新技术的不 断发展 必将大大提高工业机器人学习知识和运用知识解决问题的能力 并具有视觉 听觉 感觉等功能 能感知环境的变化 做出相应反应 有很高的自适应能力 几乎 能象人一样去干更多的工作 2 结构一体化 工业机器人的本体采用杆臂结构或细长臂轴向式腕关节 并与关节机构 电动机 减速器 编码器等有机结合 全部电 管 线不外露 形成十分完整的防尘 防漏 防暴 防水全封闭的一体化结构 3 组件 构件通用化 标准化和模块化 工业机器人是一种高科技产品 其制造 使用维护成本较高 操作机和控制器采 用通用元器件 让机器人组件 构件实现标准化 模块化是降低成本的重要途径之一 大力制订和推广 三化 将使工业机器人产品更能适应国际市场价格竞争的环境 4 高精度 高可靠性 随着人类对产品和服务质量的要求越来越高的发展趋势 对从事制造业的工业机 器人的要求也相应提高 开发高精度 高可靠性工业机器人是必然的发展结果 采用 最新交流伺服电动机或 DD 电动机直接驱动 以进一步改善机器人的动态特性 提高 可靠性采用 64 位数字伺服驱动单元和主机采用 32 位以上 CPU 控制 不仅可使工业机 器人精度大为提高 也可以提高插补运算和坐标变换的速度 目前 工业机器人的应用主要还是集中在焊接 装配 工件搬运 机床上下料和 喷漆 涂 等作业领域 对于去毛刺 铸件清理 切削加工和抛光等很有应用潜力的 这些作业 工业机器人的应用数量目前还较少 主要原因是尚缺少合适的传感器 阻 FMC 物料搬运机械手设计 4 碍了工业机器人在这些领域里的迅速增长 同样 对于目前应用量较大的弧焊和装配 机器人 进一步扩大应用也需要有传感器技术的支持 如进行弧焊作业时 传感器用 来识别和跟踪焊缝 进行零件装配时 工业机器人需采用装有测力传感器和柔性手爪 用于识别零件及其位置的图象处理系统等 显然 传感器系统的进一步开发和完善 控制系统和驱动技术的进一步改进 对扩大工业机器人的应用范围和保证其作业质量 越来越具有重要意义 新的加工工艺的开发和改进 如激光加工 为工业机器人开 辟了新的应用领域 例如 应用装有 CO 激光器的工业机器人进行激光焊接和切割等 3 另外 工业机器人在其它一些领域用于代替人的工作或从事人们所难以完成的一 些工作也有一定的潜在市场 例如 采用工业机器人在海洋进行深水作业 值得提及 的是 近几年来采用工业机器人在超净环境里制造高性能高集成度电路芯片已引起人 们的重视 随着工业机器人结构智能化 工业机器人将从工业应用扩大到生活服务应用 据 报道 美国一家从事生活服务的企业打算采用工业机器人进行清洁打扫工作 以便在 大企业里代替人的劳动 目前 在北美一些医院里 已开始应用机器人来自动送食品 或药物 不断提高工业机器人的性能 重视系统配套 同时努力降低成本 这是进一步扩 大工业机器人应用的几个重要条件 鉴于目前大量应用工业机器人的主要是一些大型 企业 为在中小企业里推广应用工业机器人 一些制造厂提出了低成本自动化 Lowcost Automation 策略 以便为中小企业提供一种具有一定专用性和价格特别 合适的工业机器人系统 可以预料 在 21 世纪中 随着柔性自动化技术的进一步发展 各企业对工业机器人的需求将会有较大幅度的增长 4 综上所述 工业机器人是典型的机电一体化高科技产品 自从 20 世纪 50 年代美 国制造第一台机器人以来 工业机器人技术及其产品发展很快 它对于提高生产自动 化水平 劳动生产率和经济效益 保证产品质量 改善劳动条件等方面的作用日益显 著 工业机器人代替人力劳动是必然的发展趋势 和计算机技术一样 工业机器人的 广泛应用 正在日益改变着人类的生产方式和生活方式 机器人工业已成为世界各国 备受关注的产业 随着工业机器人在今后不断的向智能化发展 工业机器人必定会走 向一个更加繁荣的时代 1 5 本章小结 本章介绍了机器人的起源 国内外搬运机器人的基本情况以及工业机器人发展的 趋势和展望 常州工学院毕业设计 5 2 设计的总体思想 2 1 机械手预计达到的目标 采用气压传动装置 PLC 控制机械手 它的基本作用是从指定位置抓取工件运送 到另一个指定的位置 主要完成机械手结构方面设计 以及用 PLC 软件进行简单的控 制编程设计 使机械手具备手爪张合 手部回转 手臂伸缩 手臂回转 手臂升降 5 个主要运动 在 PLC 程序控制的条件下 采用气压传动方式 来实现执行机构的相应部位发生 规定要求的 有顺序 有运动轨迹 有一定速度和时间的动作 同时按其控制系统的 信息对执行机构发出指令 必要时可对机械手的动作进行监视 当动作有错误或发生 故障时即发出报警信号 位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统 并与设定的位置进行比较 然后通过控制系统进行调整 从而使执行机构以一定的精 度达到设定位置 5 如图 2 1 所示 图 2 1 机械手系统控制图 2 2 基本结构框架 2 2 1 机械手基本形式的选择 常见的工业机械手根据手臂的动作形态 按坐标形式大致可以分为以下 4 种 1 直角坐标型机械手 2 圆柱坐标型机械手 3 球坐标 极坐标 型机械手 4 多关节型机机械手 其中圆柱坐标型机械手结构简单紧凑 定位精度较高 占地 面积小 因此本设计采用圆柱坐标型 6 2 2 2 机械手执行机构的设计 本机械手机械系统执行机构主要由以下部分组成 1 手部 采用一个直线气压缸 通过机构运动实现手爪的张合 采用夹持式 FMC 物料搬运机械手设计 6 手部 抓重 棒料直径 kg5m80 2 腕部 采用一个摆动气缸实现手部回转 回转范围 回转速度 180 s 90 3 臂部 采用直线气缸来实现手臂平动 伸缩行程 伸缩速度 m45 m 5 4 机身 采用电机驱动实现手臂升降和回转 升降行程 回转范10 围 回转速度 180 s 70 2 2 3 驱动系统的设计 驱动系统是工业机械手的重要组成部分 工业机械手的性能价格比在很大程度上取 决于驱动方案及其装置 工业机械手的驱动大致可分为液压 气动 电动和机械驱动 等四类 采用气压驱动 结构简单 重量轻 控制方便 无污染等优点 因此 本设 计机械手的手爪张合 手部回转 手臂伸缩运动均采用气压传动驱动系统 此外 机 械手的手臂升降 手臂回转运动采用电机驱动系统 7 2 2 4 控制系统的选择 本机械手采用可编程序控制器 PLC 对机械手进行控制 本课题将要选取 PLC 型号 初定三菱的 PLC 装置 根据机械手的工作流程编制出 PLC 程序 并画出梯形 图 预定工作流程如图 2 2 所示 手臂 下降 手臂伸长 手爪夹紧 手臂缩回 手臂上升 手臂下降 支座 左转 手部左转 手爪放松 手部 右转 手臂 上升 图 2 2 机械手循环动作流程图 2 3 本章小结 本章介绍了本课题的总体方案设计 分别采用了两个直线气缸 一个摆动气缸 滚珠丝杠和减速电机来实现机械手具备手爪张合 手部回转 手臂伸缩 手臂回转 手臂升降 5 个主要运动 驱动系统选择气压传动与电动驱动系统 控制系统选择可编 程序控制器 PLC 另 附机械手的技术参数 支座右转 常州工学院毕业设计 7 3 机械结构的设计 3 1 手部抓取机构的设计 3 1 1 手部结构设计要求 手部处于腕部的最前端 工作时运动变化频率高 其结构 重量和体积直接影响 整个机械手的结构 定位精度 运动速度等性能 因此 在设计手部时 必须力求结 构简单 重量轻 体积小 故采用如图 3 1 所示单活塞杆伸出 活塞式气缸 该结构 较为简单制造方便 8 3 1 2 抓取装置原理 如图 3 1 所示 气缸右腔进气时 产生压力夹紧工件 气缸右腔停止进气时弹簧 伸展松开工件 图 3 1 手爪受力图 3 1 3 手部抓取气缸的设计 1 已知工件质量 mhrkgm1045 2 受力分析计算 手指握力 1F 3 1 fG 5 01 N2 活塞杆拉力 2F 3 2 112 L N304085 FMC 物料搬运机械手设计 8 右腔推力 PF 3 3 DP24 输出力 U 3 4 2FFNP 设弹簧加紧状态弹力为 50NN 3 缸径计算 参考 机械设计手册气压传动单行本 22 114 224FPDN 可得缸径 51 7mm 3 5 N 2 取 D 55mm 则 NFPU13850 42 4 壁厚的计算 3 6 PD 28 67 n 12 410 15 1bmax max安 全 系 数 一 般 取 铝 合 金材 料 抗 拉 强 度 材 料 为缸 筒 材 料 许 用 应 力气 缸 最 高 工 作 压 力试 验 耐 压 力 取 AMPaPP 则 m70 41257 21 5nbmax DP 常州工学院毕业设计 9 按照公式算出的壁厚较薄 设计过程中按工艺要求取 m3 检验 故满足要求 参照 机械设计手册气压传动单行本 22 105 3 D 115 5 活塞杆的计算 3 7 8 14032 128 14 bPUbPUFd 根据实际情况 取 md0 检验 NPUFPDF 42210950 5 满足条件 6 活塞杆行程的计算 L 3 8 8042tan1 L 7 5rct 手爪张开的角度 活塞杆的位移量 3 9 mr192360 故查有关手册圆整为 L 7 弹簧的设计计算 I 材料的选择 根据工作条件选择油淬火回火高疲劳级钢丝 V DCrV A 50CrVA 查得材料切变模量 G 79 MPa 310 参考 机械设计手册袖珍 第三版 表 21 11 初设 d 2mm 参考 机械设计手册袖珍 第三版表 21 13 得抗拉强度 MPab1520 根据表 21 15 按 I 类负荷取许用应力 b3 035 FMC 物料搬运机械手设计 10 II 材料直径 计算钢丝直径 d 按旋绕比 3 10 1428 DC 弹 簧 直 径 螺 旋 弹 簧 中 径 d 由图 21 3 得 1 K 3 11 92 15340 6 6 1 FCd 则取 d 2mm 表 21 4 根据 GB T 1358 的系列值 并与假定值相符 III 弹簧所需的刚度圈数 弹簧所需刚度 3 12 mNFk 5 20 有效圈数 3 13 8 258793434 kDGdn 取 取支撑圈 2n 则总圈数 圈31 校核 3 14 m 4 238079n8dk34NDG 与所需刚度 k 2 5N mm 相符 则满足条件 IV 高度的确定 自由高度 查表 21 8 3 15 mH5010 则夹紧状态时高度 31 V 弹簧疲劳强度校核 常州工学院毕业设计 11 根据 3 16 MPaFdCK490521 81 422 因此 3 17 32 14903 0 bS 所以符合条件 参考 机械设计手册袖珍 第三版 P1134 安全系7 1 S 数取值 3 1 4 气压回路设计 1 气源设备 2 减压阀 3 压力表 4 消音器 5 二位三通电磁换向阀 6 单向节流阀 7 单作用气缸 图 3 2 手部抓取气缸气压原理图 工作方式 手爪电磁阀失电 气缸右腔进气 产生压力夹紧工件 手爪电磁阀得 电 气缸右腔停止进气 弹簧伸展松开工件 1 手部右腔工作压力计算 3 18 MpaDFSPNPU48 0519422 2 手部右腔流量 活塞移动速度为 60mm s 则 FMC 物料搬运机械手设计 12 3 19 smVSQ 8 14259603 3 2 腕部旋转机构的设计 3 2 1 腕部设计要求 腕部是联结手部和臂部的部件 腕部的转动主要是用来改变被夹物体的方位 本 课题腕部需有一个回转自由度 则可采用一个摆动气缸来实现该自由度 9 要求 回转范围 180 回转速度 s 9 3 2 2 手腕的驱动力矩的计算 驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性负载转矩 手腕的 转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩以及由于转动件的中心与转动轴线不重合所产生的偏 重力矩 10 图 3 3 所示为手腕回转示意图 1 工件 2 手部 3 手腕 图 3 3 手碗回转示意图 手腕转动时所需的驱动力矩可按下式计算 3 20 摩偏惯驱 TT 式中 驱动手腕转动的驱动力矩 驱 mN 惯性负载转矩 惯 参与转动的零部件的重量 包括工件 手部 手腕回转缸的动片 对转动轴偏T 线所产生的偏重力矩 手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩 摩 下面以图 3 3 所示 分析各阻力矩的计算 1 手腕加速运动时所产生的惯性负载转矩 常州工学院毕业设计 13 若手腕起动过程按等加速运动 手腕转动时的角速度为 起动过程所用的时间 为 则 t 3 21 1mNtJT 惯 式中 参与手腕转动的部件对转动轴线的转动惯量 2mkg 工件对手腕转动轴线的转动惯量 1 2kg 若工件中心与转动轴线不重合 其转动惯量 为 1J 3 22 g GJc11 2e 式中 工件对过重心轴线的转动惯量 c 2mkg 工件的重量 N 1 工件的重心到转动轴线的偏心距 m e 手腕转动时的角速度 弧度 s 起动过程所需的时间 s t 起动过程所转过的角度 弧度 估算抓取部分结构部件总质量约为 6kg 根据特殊情况将抓取部分等效成半径约为 60mm 的圆柱体 则有 018 26 2 mrJ 2mkg 已知工件质量为 5kg 半径 R 40mm 高 h 100mm 的圆柱体 抓取位置为工件 h 2 处 且工件中心过转动轴线 则有 3 23 3221 107 6 04 3 15 3 hRJ 2mkg 公式参考袖珍版 机械设计师手册 表 2 12 已知手腕转动时角速度为 90 s 加减速时间为 0 1s 则带入公式 3 19 得 27 015 7 6018 31 NtJT 惯 2 手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩 偏T 3 24 偏 1eG3mN 式中 手腕转动件的重量 N 3 手腕转动件的重心到转动轴线的偏心距 cm 当工件的重心与手腕转动轴线重合时 则 1e0 通过质量特性估算测得重心坐标 得出 m63 e 则有 FMC 物料搬运机械手设计 14 偏T1eG306 m N 3 手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩的计算 查 机械设计课程设计手册 深沟球轴承的摩擦系数为 取 04 2 03 f 令气缸轴的半径 则有 6 R 31GfT 摩 05 0 mN 综上 摩偏惯驱 TT 3 06 27 0 9 3 2 3 摆动气缸的选择 根据驱动力矩 选择合适的摆动气缸 选定型号为 DSM 25 270 P CC 驱T 表 3 4 气缸型号 常州工学院毕业设计 15 图 3 5 转动惯量与时间 T 的关系 表 3 6 基本尺寸 FMC 物料搬运机械手设计 16 主要技术尺寸 缸径 气缸输出效率为 mBmdmD40 12 25 叶 片 长 度转 子 直 径 90 3 2 4 气压回路设计 1 气源设备 2 减压阀 3 压力表 4 消声器 5 消声器 6 三位五通电磁换向阀 7 单向节流阀 8 摆动气缸 9 节流调速阀 图 3 7 手部回转气缸气压原理图 工作方式 手部电磁阀 左边 得电 电磁阀 右边 失电 气缸左腔进气 手 部右转 手部电磁阀 右边 得电 电磁阀 左边 失电 气缸右腔进气 手部左转 1 计算工作压力 3 25 10 82 dDBTP驱 常州工学院毕业设计 17 109 25 406 8 MPa 活塞平均线速度 3 26 rv smdD 5 14 2 2 流量的计算 3 27 vAq sm BdD 37040 125 4213 3 3 臂部伸缩机构的设计 3 3 1 手臂伸缩机构的设计 手臂的设计要求 1 手臂的结构和尺寸应满足机器人完成作业任务提出的工作空间要求 2 根据手臂所受载荷和结构的特点 合理选择手臂截面形状和高强度轻质材料 3 尽量减小手臂重量和相对其关节回转轴的转动惯量和偏重力矩 以减小驱动 装置的负荷 减少运动的动载荷与冲击 提高手臂运动的响应速度 4 要设法减小机械间隙引起的运动误差 提高运动的精确性和运动刚度 采用 缓冲和限位装置提高定位精度 11 本设计手臂伸缩通过采用一个直线气缸来实现该运动 已知气缸最大行程 500mm 气缸型号定为 163394 DNC 30 500 PPV 使用行程为 L 450mm 缸径为 D 30mm 活塞杆直径为 d 15mm 3 3 2 相关参数的计算 1 摩擦力的计算 考虑活塞等的摩擦力 查 机械设计课程设计手册 表 1 10 定摩擦系数 2 0 k 钢与钢 利用质量特性估算出腕部与抓取部分的总质量为 gM25 则 3 28 kMgFf FMC 物料搬运机械手设计 18 N5012 2 惯性力的计算 已知 1 0 450 max tmLsV加 减 速 时 间行 程 则 加 速 度 3 29 2ax 5 10 st NMF 6 21 总受力 0 3 30 f N5 126 3 左腔工作压力的计算 1P 3 31 21R FP a6 210 5 4 左腔流量的计算 1Q 匀速时活塞移动速度为 则smV 250ax 3 32 sm VSQ 176432502 5 右腔工作压力的计算 2P 3 33 2 2rRFP Pa62210 75 则控制压力位 0 212MPa 6 右腔流量的计算 2Q 3 34 VSQ2 常州工学院毕业设计 19 sm 1325 150 432 3 3 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 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 12 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 双导向杆来增加手臂的刚性和导向性 3 3 4 气压回路设计 1 气源设备 2 减压阀 3 压力表 4 消声器 5 三位五通电磁换向阀 6 单向节流阀 7 摆动气缸 图 3 8 臂部伸缩气压原理图 工作方式 手臂电磁阀 左边 得电 电磁阀 右边 失电 气缸左腔进气 手 臂伸长 手臂电磁阀 右边 得电 电磁阀 左边 失电 气缸右腔进气 手臂缩回 3 4 手臂升降机构的设计 本机械手采用滚珠丝杠副来控制手臂的升降运动 3 4 1 工作要求 工作部件质量约 利用质量特性估算得工作部件质量包含工件 上下行程kg60 为 进给最大速度为 重复定位精度 最小进给 寿m150sm m1 0 pm 12 0 FMC 物料搬运机械手设计 20 命 电机转速为 h20min 30r 3 4 2 滚珠螺母结构形式的设计选择 根据本题的工作情况及要求选择内循环浮动式双螺母垫片预紧滚珠丝杆副截面形 状为双圆弧形 13 1 内循环浮动式 结构特点 滚珠循环链较短 反向灵活 结构紧凑 刚性好 使用可靠 工作寿 命长 螺母配合外径较小 扁圆形反相器螺母螺母轴向尺寸较短 使用场合 适用于各种高精度 高灵敏 高刚度的进给定位系统 2 垫片预紧 结构特点 结构简单 轴向刚性好 预紧可靠 不可调整 轴向尺寸适中 工艺 性好 使用场合 广泛用于高速或重载场合 3 双圆弧形 特点 传动效率 承载能力和轴向刚度比较稳定 成型较复杂 3 4 3 滚珠丝杆副主要参数 型号及丝杆轴向承载能力计算 1 初步计算导程 hP 在本课题的设计中 我直接把步进电动机通过联轴节与丝杠直接连接 即 I 1 工 作手臂快速升降的最高速度要求达到 取电动机的最高转速min 6 3axV 则丝杠的最高转速也应该为 那么丝杠的基本导程 min 30axrn i 0axr 3 35 VPh 120 1 1ax 初选 2 2 计算平均轴向载荷 mF 根据条件丝杠的最大轴向载荷即为工作时手臂重力 已算工件重力 加摩擦力 已知手臂重力为 螺母副间摩擦力及导柱与手臂间的摩擦力通过查 机械NG60 设计课程设计手册 表 1 10 可知钢与钢材料之间的摩擦系数为 0 1 无润滑 深沟球 轴承的摩擦系数为 0 003 则估算 Nf 530 6 丝杠最大轴向载荷 maxF 3 36 Ff 056max 丝杠工作时最小轴向载荷即最大工作载荷减去工件重力 已知工件重力为 50N 丝杠最小轴向载荷 in 3 37 NG in 根据 机械设计师手册 袖珍第三版所查公式计算得 3 38 Fm 58360232minax 3 计算平均转速 V 机械手工作时升降速度基本保持不变 故升降时平均速度估算为最大速度 常州工学院毕业设计 21 300r min mV 4 计算载荷 Fc 3 39 NKcH3 75016 581 查 机械设计师手册 袖珍第三版得 289 6 0 1 短 行 程 系 数 见 表硬 度 影 响 系 数 见 表载 荷 系 数 见 表HF 5 工作寿命 根据设计要求定使用寿命 hLh0 6 计算动载荷 aC 根据寿命条件求必须的基本额定动载荷 3 40 aChaFnLC 4 10 则 Na 5 14293 75106 234 7 静载荷 aC 3 41 oamHFoa CK 8 6 查 机械设计师手册 袖珍第三版得 硬 度 影 响 系 数 见载 荷 系 数 见 表 27190 1 HF 查 机械设计师手册 表 19 23 选择型号为 FDM4012 7 P3 内循环浮动双螺母垫 片预紧导管埋入式公称直径为 40mm 导程 12mm 精度等级 7 级的定位滚动螺旋副滚珠 丝杆副 尺寸参数 mdmPh 40 120 公 称 直 径 技术参数 81 34750NCaa 满足设计要求 3 4 4 丝杠支承轴承的选择 1 当量动载荷的计算 参考 机械设计机手册 单行本轴承公式 6 2 2 FMC 物料搬运机械手设计 22 轴 向 动 载 荷 系 数 径 向 动 载 荷 系 数 轴 向 载 荷 径 向 载 荷 当 量 动 载 荷 中YXFPYaraar 由于本设计单向推力球轴承受轴向推力较大 而径向力较小可忽略 则有 3 42 NGFPa 680 丝 杆 其中 根据要求定丝杆长度 0 88m 直径 0 04m 密度 3 108 7mkg NV 2 6425 1 7hd41g 232 丝 杆 考虑到丝杆两端加工后去除部分材料 故取 G丝 杆 基本额定动载荷 的计算 参考 机械设计机手册 单行本轴承公式 6 2 1 rC 3 43 aTndmhrPf 126 1948 0 0 25 5 8261 温 度 因 数速 度 因 数冲 击 载 荷 因 素 表 较 大 时力 距 载 荷 较 小 时寿 命 因 数tnd mmff fff NCr 37 2 当量静载荷 的计算oaP 3 44 GFPao 680 丝 杆 3 基本额定静载荷 的计算OC 安 全 系 数 1621 OoaSCN806 根据额定动静载荷和加工工艺的要求选择单向推力球轴承 51305 尺寸参数 18mT52 Dm d 技术参数 KNCoaa 0 3 4 计算轴承的基本额定寿命 3 45 10PCL 常州工学院毕业设计 23 滚 子 轴 承 寿 命 指 数 球 轴 承 当 量 动 载 荷 基 本 额 定 动 载 荷 基 本 额 定 寿 命 式 中 3 103 10 PCLhL7 1428 68035 10 满足要求 因为丝杆承受径向力较小 所以采用一对圆锥滚子轴承与一对深沟球轴承来防止 丝杆径向窜动且满足工艺要求 14 3 4 5 步进电机的选择与设计 步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件 每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量 电机总的回转角与输入脉冲数成正比 例 相应的转速取决于输入脉冲频率 15 步进电机是机电一体化产品中关键部件之一 通常被用作定位控制和定速控制 步进电机惯量低 定位精度高 无累积误差 控制简单等特点 广泛应用于机电一体 化产品中 如 数控机床 包装机械 计算机外围设备 复印机 传真机等 选择步进电机时 首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率 而在选 用功率步进电机时 首先要计算机械系统的负载转矩 电机的矩频特性能满足机械负 载并有一定的余量保证其运行可靠 在实际工作过程中 各种频率下的负载力矩必须 在矩频特性曲线的范围内 一般地说最大静力矩大的电机 负载力矩大 选择步进电机时 应使步距角和机械系统匹配 这样可以得到所需的脉冲当量 在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量 一是可以改变丝杆的导程 二是可以 通过步进电机的细分驱动来完成 但细分只能改变其分辨率 不改变其精度 精度是 由电机的固有特性所决定 选择功率步进电机时 应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率 使 之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量 使之最高速连续工作频率能满 足机床快速移动的需要 16 1 负载惯量的计算 已知工作部件的总质量为 折算到电动机输出轴上的惯量 可按下式计kgM60 1J 算 3 2422221 019 0 41 41 4 mKgPnvJh 46 2 转动部件丝杆公称直径为 0 040m 长度 0 880m 丝杠材料钢的密度 根据下式 计算丝杆加折合在电动机输出轴上的惯量 3 108 7mkg FMC 物料搬运机械手设计 24 3 47 2343402 10725 20 18 7 3 mKgDLJ 参考公式来自于 所以加载于电机轴上的负载总惯量为 3 48 233421 1094 10725 109 kgJL 3 计算电机输出的总力矩 T 3 49 fmeqTT惯机 械 传 动 系 统 的 效 率 摩 擦 力 矩 等 效 惯 性 负 载 转 矩 等 效 负 载 转 矩 惯 fT 3 50 nvMeqg21m NmP15 012 62h 3 51 tJTL 惯 Nmtn31 02 0639423 摩擦力矩主要由滚珠丝杠副丝杆螺母之间摩擦力矩以及轴承的摩擦力矩产生 查 机械设计课程设计手册 表 1 10 得 钢与钢之间的摩擦系数为 有润滑 1 0 5 取摩擦系数 f 0 06 单向推力轴承的摩擦系数为 0 003 则 有 m76 02 03 68 0 NTf 查 机械设计课程设计手册 表 1 7 机械传动效率概略值 联轴器的传动效率 9 9 7 315 m24 N 4 脉冲频率的计算 常州工学院毕业设计 25 根据精度要求脉冲当量 步距角pm 012 36 12 360 hP 那么步进电机每转应发出的脉冲数为 3 52 p r012 ipbh 因为步进电机的转速为 300r min 那么需要的运行的频率是 sf 5min 310 5 步进电机的选择 从以上参数选择步进电机的型号为 110BYG550A 机电一体化系统设计 P100 技术参数如下 相数 5 步距角 0 36 0 72 电压 100V 相电流 6A 最大静转矩 3Nm 最高运行频率 5000p s 3 5 机身旋转机构的设计 本设计采用减速电机控制机身旋转 根据工作机械的平稳运转 冲击小 以及过 载情况 调速范围 起动 制动的频繁程度等选用小型减速电机 17 3 5 1 电机输出力矩的计算 整个旋转机构可分为两个部分 一部分是绕中心轴转动的机身部分 另一部分为 手臂部分 通过计算机身部分转动等效负载力矩 手臂旋转的等效负载力矩以及摩擦 力矩来获得电机的输出力矩 此处由于轴承摩擦系数小 摩擦力矩半径较小所以忽略 摩擦力矩的计算 1 机身部分转动等效负载力矩的计算 通过质量特性估算出机身部分的总质量约为 整个机身部分的质量可看kgM65 作均匀分布在半径 的圆柱上 则有mR185 3 53 21MJ21 85 06mkg FMC 物料搬运机械手设计 26 已知转速 则有sts5 0 70 加 减 速 时 间 3 54 t JT 3621 mN 72 5 0 2 手臂部分的等效负载力矩的计算 已知手臂部分的总质量为 手臂总长 kgM60 mL2190 利用质量特性间接估算测得重心与机身转动l39018901 ml182 轴线的距离 如图 3 9 所示 e5 图 3 9 手臂基本结构尺寸示意图 则 公式参考 机械设计手册常用设计资料单行本 表 1 1 84 3 55 312122llMJ 280 5 8 390 9 6mkg 3 56 t JT 362 mN 4 15 0785 机身旋转转动力矩的计算 3 57 21T 常州工学院毕业设计 27 mN 2 1349 0 6 7 3 5 2 电机输出功率的计算 已知机身旋转速度要求 则s 7 in 16037rnw 根据已知数据 由 2 3 式计算工作机所需功率 工作机的效率 90 w 3 58 wWTnP 1 k74 90 23 总效率的计算 查 机械设计课程设计手册 表 1 7 滚动球轴承效率 9 01 滚子轴承效率 82231 95 0 由 2 1 式 电动机功率 3 59 kwPWd83 1 74 3 5 3 电动机的选择 查相关产品说明书 根据输出功率 转矩 转速选择合适的电机型号为 105 GHFZ 输出额定功率为 2 2kw 机型号 50 减速比 1 100 输出转矩 输出转mN 140 速 11 8r min 具体相关参数见下图所示 表 3 10 技术参数 FMC 物料搬运机械手设计 28 常州工学院毕业设计 29 图 3 11 法兰式外形安装尺寸 3 6 本章小结 本章完成了机械手机械结构设计和相关计算 包括手部结构和夹紧气缸 手腕结 构设计及回转气缸的驱动力矩计算 手臂伸缩 机械手本体升降回转结构以及手臂伸 缩驱动力等相关计算 FMC 物料搬运机械手设计 30 4 气压系统的设计 4 1 气压传动系统工作原理 图示为该机械手的气压传动系统工作原理图 它的气源是由空气压缩机通过快换 接头进入储气罐 经分水过滤器 调压阀 油雾器 进入各并联气路上的电磁阀 以 控制气缸和手部动作 图 4 1 气压系统工作原理图 为简化气路 减少电磁阀的数量 各工作气缸的缓冲均采用液压缓冲器 这样可 以省去电磁阀和切换节流阀或行程节流阀的气路阻尼元件 电磁阀的通径 是根据各工作气缸的尺寸 行程 速度计算出所需压缩空气流量 与选用的电磁阀在压力状态下的公称使用流量相适应来确定的 4 2 气动元件的选择 表 4 2 气动元件列 序号 型号规格 名称 数量 1 气源设备 1 2 储气缸 1 3 压力表 4 4 OP106 047 P 气动三联件 1 5 OP106 047 P 减压阀 3 序号 型号规格 名称 数量 6 K23JD 6 二位三通电磁换向阀 1 7 XQ1004 单向节流阀 5 8 Q35D CL62三位五通电磁换向阀 2 9 AN103 消声器 5 常州工学院毕业设计 31 4 3 本章小结 本章介绍了机械手的气压传动系统工作原理以及气动元件的选择 FMC 物料搬运机械手设计 32 5 PLC 控制系统设计 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 18 5 1 可编程序控制器的选择及工作过程 5 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 本次设计中选择了三菱公司的 FX2N 系列可编程序控制器 5 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四个阶段 19 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 在这个阶 段中 可编程序控制器对用户程序进行依次扫描 并根据各 I 0 状态和有关指令进行运 算和处理 最后将结果写入 I 0 状态表的输出状态暂存器中 第四阶段是输出处理阶段 CPU 对用户程序已扫描处理完毕 并将运算结果写入到 I 0 状态表状态暂存器中 此时将输入信号从输出状态暂存器中取出 送到输出锁存电路 驱动输出继电器线圈 控制被控设备进行各种相应的动作 然后 CPU 又返回执行下一个循环的扫描周期 5 2 可编程序控制器的使用步骤 在可编程序控制器与被控对象 机器 设备或生产过程 构成一个自动控制系统 时 通常以七个步骤进行 1 系统设计 即确定被控对象的工作原理 控制要求 动作及动作顺序 2 I 0 分配 常州工学院毕业设计 33 即确定哪些信号是送到可编程序控制器的 并分配给相应的输入端号 哪些信号 是由可编程序控制器送到被控对象的 并分配相应的输出端号 此外 对用到的可编 程序控制器内部的计数器 定时器等也要进行分配 可编程序控制器是通过编号来识 别信号的 3 画梯形图 它与继电器控制逻辑的梯形图概念相同 表达了系统中全部动作的相互关系 如 果使用图形编程器 LCD 或 CRT 则画出梯形图相当于编制出了程序 可将梯形图 直接送入可编程序控制器 对简易编程器 则往往要经过下一步的助记符程序转换过 程 4 助记符机器程序 相当于微机的助记符程序 是面向机器的 即不同厂家的可编程序控制器 助记 符指令形式不同 用简易编程器时 应将梯形图转化成助记符程序 才能将其输入到 可编程序控制器中 5 编制程序 即检查程序中每条语法错误 若有则修改 这项工作在编程器上进行 6 调试程序 即检查程序是否能正确完成逻辑要求 不合要求 可以在编程器上修改 程序设 计 包括画梯形图 助记符程序 编辑 甚至调试 也可在别的工具上进行 如 IBM PC 机 只要这个机器配有相应的软件 7 保存程序 调试通过的程序 可以固化在 EPROM 中或保存在磁盘上备用 5 3 机械手可编程序控制器控制方案 5 3 1 控制系统的工作原理及控制要求 1 控制对象为圆柱座标气动机械手 它具有四个自由度 即水平方向的前 后 竖 直方向的上 下 绕水平 竖直轴的顺时针方向旋转及逆时针方向旋转 另外 其末 端执行装置还可完成抓 放 开合 功能 以上各动作除了竖直方向的上下和绕竖直 轴的旋转采用电机驱动外 其余都采用气动方式驱动 气动方式用一个二位三通和两 个三位五通电磁阀 每个阀有两个线圈 对应两个相反动作 分别控制三个气缸 电 机驱动运用接触器控制 使机械手完成前 后 上 下 旋转及机械手抓放动作 这 样 可用 PLC 的 10 个输出端与电磁阀或接触器的 10 个线圈相连 通过编程 使电磁 阀或接触器各线圈按一定序列激励 从而使机械手按预先安排的动作序列工作 如果 欲改变机械手的动作 不需改变接线 只需将程序中动作代码及顺序稍加修改即可 另外 除抓放外 其余八个动作末端均放置一限位开关 以检测动作是否到位 如果 某动作没有到位 则出错指示灯亮 2 控制要求 为了满足生产需要 机械手应设置手动工作方式 单动工作方式和自动工作方式 20 1 手动工作方式 FMC 物料搬运机械手设计 34 便于对设备进行调整和检修 设置手动工作方式 用按钮对机械手每一动作单独 进行控制 2 单动工作方式 从原点开始 按照自动工作循环的步序 每按下一次起动按钮 机械手完成一步 的工作后 自动停止 3 自动工作方式 按下起动按钮 机械手从原点开始 按工序自动反复连续工作 直到按下停止按 钮 机械手在完成最后一个周期的动作后 返回原点自动停机 5 3 2 气动机械手的工作流程 气动机械手的工作流程如图 5 1 所示 1 当按下机械手启动按钮之后 首先立柱右转接触器通电 机械手右转 至右 限位 立柱 开关动作 2 立柱下降接触器通电 立柱下降 至下限位开关动作 3 手部右转电磁阀通电 至右限位 手部 开关动作 4 手臂伸长 向前 电磁阀通电 手臂开始向前运动 至限位开关动作 5 手爪抓紧电磁阀通电