機械手在自動化和機械化生產(chǎn)過程中具有良好的發(fā)展效果，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機械手取得了良好的發(fā)展效果，促進了自動化和機械化的有機結(jié)合，有效的防止對空氣造成的污染，使自動化控制更具便捷性，對提高系統(tǒng)運動的實用性和穩(wěn)定性具有重要作用。

1、氣動機械手結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 氣動機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計

機械手機械設(shè)備是模擬人手動作的一項重要機械設(shè)備，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要合理編制程序和操作指令，來實現(xiàn)氣動機械手自動抓取和搬運等動作的實現(xiàn)，強化自動化控制效果。同時，在設(shè)計過程中，還需要將相關(guān)的電子器件及氣動機械手融入到結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中來。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容主要包括定位開關(guān)、支架及汽缸等部件，在對控制系統(tǒng)進行設(shè)計時，需要采用標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計方法，確保設(shè)計內(nèi)容的合理性，將氣動裝置和PLC 控制系統(tǒng)納入到氣動機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計中來，充分發(fā)揮兩者的重要作用。同時，還需要充分發(fā)揮傳感器在氣動機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要作用，將傳感器作為重要的反饋和檢測系統(tǒng)，作為主要的檢測元件來使用，充分運用氣動裝置中的電磁閥來為PLC 提供信號裝置，將PLC 作為主要的控制器，實現(xiàn)對整個機械過程的有效控制，確保機械手具備旋轉(zhuǎn)、上升和下降等動作，能夠滿足氣動機械手結(jié)構(gòu)要求。

機械手在實際的運行過程中，需要借助1 個旋轉(zhuǎn)動作和2 個直線運動來實現(xiàn)，進而完成物品的搬運任務(wù)。旋轉(zhuǎn)工作的主要內(nèi)容包括擺動汽缸、擺動臂及擺動位置等，旋轉(zhuǎn)工作的有效開展需要在各個部件的相互協(xié)作下開展，將工作行程設(shè)置為0° -180°之間。而升降運動在實際的運行過程中與升降汽缸、導(dǎo)軌和垂直導(dǎo)柱等部件的共同作用有直接關(guān)系，通過共同作用，確保各項工作的有效完成。需要將工作行程設(shè)置為0-150cm，手部在工作中具有重要作用，需要在彈簧和汽缸的共同作用下完成挾持工件操作，要想實現(xiàn)對夾持力度的調(diào)節(jié)，需要通過彈簧預(yù)壓縮量來實現(xiàn)。

機械手在實際的工作中，要明確機械手的主要任務(wù)，將工件合格與否搬運到不同的分支流水線上。

1.2 氣動機械手工作原理

氣動機械手由手臂及基座組成，其中手臂的主要作用是能夠在基座上進行上下直線運動，可以結(jié)合自己的需要對手部進行夾緊和放松。而基座的主要作用是完成手臂的回轉(zhuǎn)和支撐作用。氣動機械手在實際的應(yīng)用過程中，通過實際需要設(shè)置不同類型的氣缸驅(qū)動，通過運用PLC 對電磁閥的閥芯位置進行更改，對空氣流通的方向進行控制，從而完成機械手的不同動作。機械手在工作中的主要功能包括：放松功能、夾緊功能、左右旋轉(zhuǎn)和上升下降功能。

2、PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計

在對氣動機械手進行設(shè)計時，將氣動機械手的壓力介于0.6MPa-1.0MPa 之間，需要運用一個旋轉(zhuǎn)運動及2 個直線運動確保物品能夠順利完成搬運任務(wù)，將工作行程設(shè)置為0°到180°，升

降運動需要在滑動導(dǎo)柱、垂直導(dǎo)柱及升降氣缸的作用下完成，將工作行程設(shè)置為0-150cm。手部工作需要借助彈簧及氣缸來完成。
2.1 PLC 控制系統(tǒng)總體設(shè)計。PLC 在實際的運行過程中會涉及到大量物理量輸入和輸出形式，有助于獲取較多的數(shù)據(jù)信息，在實際的運行過程中主要包括輸入處理、執(zhí)行程序和輸出處理等。

3、個階段的內(nèi)容，掃描周期的長短直接影響控制速度。在PLC 開始執(zhí)行運行工作之后，需要運用掃描的形式，對輸入和輸出的數(shù)據(jù)進行讀取，并將讀取到的內(nèi)容存儲到相對應(yīng)的內(nèi)部寄存器中，有助于確保寄存器中狀態(tài)和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。當(dāng)掃描工作結(jié)束后，需要對PLC 中的數(shù)據(jù)進行輸出處理，并對寄存器中的數(shù)據(jù)及狀態(tài)進行更新，將數(shù)據(jù)上傳到相對應(yīng)的I/O 口上，做好驅(qū)動外設(shè)的輸出工作。系統(tǒng)設(shè)計主要采用主站加從站的分布式控制模式，對強化兩個站之間的數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)對各單元數(shù)據(jù)的有效控制具有重要作用, 方便人機交互。

2.2 氣動控制回路設(shè)計。氣動控制回路設(shè)計，按照系統(tǒng)的邏輯控制來實現(xiàn)，充分利用PLC 優(yōu)勢來對換向閥進行自動化控制。

在對氣動控制回路進行設(shè)計時，通常采用雙向調(diào)速回路方法，回路主要由升、降、伸、縮、放松、旋轉(zhuǎn)和抓緊組成。而為了確保氣動回路設(shè)計取得良好的應(yīng)用效果，需要運用PLC來控制換向閥，實現(xiàn)自動換向，對節(jié)流閥節(jié)流口流量進行調(diào)節(jié)，對汽缸的運動速度進行控制。

2.3 I/O 端口的分配。PLC 控制程序質(zhì)量的好壞直接影響系統(tǒng)的運行。在進行控制程序設(shè)計時，需要運用模塊化設(shè)計思想，將控制程序分為手動程序、公用程序和自動程序三種。通過對機械手的工作狀態(tài)進行了解可知，在進行信息操作時，需要11 個輸入量及8 個輸出量。在西門子S7-200 系列的 AC/DC/RLY 型PLC 中，具有16 點輸出和24 點輸出，I/O 點數(shù)為40，共有7 個擴展模塊，共可輸入和輸出248 個點。其中，XO-X7 中的主要功能按鈕有運動、連續(xù)、停止和氣動等。在X20-X27 中，有夾緊、提升、縮回、右轉(zhuǎn)和伸出等按鈕。在Y1-Y7 中有縮回、伸出、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)等功能按鈕。X0 或X2 在接通后，能夠自動跳轉(zhuǎn)到手動程序中。當(dāng)X0 或X2 斷開后，X3 或X4 會接通并跳至自動程序中。

2.4 PLC 通訊實現(xiàn)。通訊控制系統(tǒng)是氣動機械手控制系統(tǒng)的重要組成部分，系統(tǒng)的實現(xiàn)方式主要包括以太網(wǎng)、DP 和MPI 三種形式，觸摸屏接口可以選擇以太網(wǎng)接口和IFBI 接口，需要使用IFBI 通過DP、MPI 通訊接口，以太網(wǎng)接口主要為以太網(wǎng)通訊提供通道。

氣動機械手在實際的使用過程中具有易于控制、成本低和結(jié)構(gòu)簡單化特點，在對高低溫箱進行控制時，主要是采用PLC 控制氣動機械手，將準(zhǔn)備進行高低溫補償?shù)淖兯推鞣旁诠の豢蚣苌?，確保高低溫補償系統(tǒng)框架的合理建立。需要確保氣動原理制定和氣動元件選擇的合理性，通過對多位置汽缸的合理運用，強化了每層各工位間操作的合理性，提高氣動機械手生產(chǎn)速度，減輕了工作人員的勞動強度。