基于YL―235A机械手系统研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于YL―235A机械手系统研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

[摘 要]介绍了教育型机器人的发展现状，教育性机器人的特点、各模块控制单元的结构、作用。通过YL-235a机械手考核装置系统的研究，明确教育性机器人在教学实验中的重要地位，从而加强教育性机器人对所服务对象的学习。

[关键词]教育性机器人、机械手、YL-235A

中图分类号：TP241 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0102-01

1、前言

近几十年来，随着现代科学技术的迅猛发展，机器人技术发展也在不断进步，各种用途的机器人在各行各行大展身手，发挥着至关重要的作用。国际标准化组织（ISO）对机器人的定义为“机器人是一种位置可控的、具有编程能力的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务。”它是综合了光、机、电、液、气、控制、信息、传感和交互等多门学科而形成的高新科技。目前国外工业机器人应用比较普遍，技术也比较成熟，针对每个行业都有现成的模块。相对而言，我国对机器人的研究相比国外还有很大的差距，国内的机器人应用也被世界各大机器人公司如KUKA、ABB、安川等垄断。怎样发展壮大我国的机器人技术，已经成为急切解决的难题。

世界各国普遍在高等院校为本科、研究生开设机器人有关课程，日本、德国大学生在这方面的能力已经远远赶超国内水平。在我国，相关院校系也设置了机器人课程。应用于教育领域的机器人称为教育型机器人，越来越受到高校及科研单位的重视。教育型机器人一般具备以下特点：根据教学要求设置深度层次不同的机器人；面对的用户致使机器人性价比高；开放性和扩展性比较灵活，创新潜力大；交互界面更宜人化。教育性机器人是一个典型的机电一体化案例，它由机械机构、驱动系统、传感检测系统和控制系统组成。

本文以亚龙科技YL-235A光机电一体化实训考核装置为平台，研究工业机械手的工作原理和工作过程，让学生在实践中获真知，这样来提高学生学习的主动性、创新性，让他们树立系统工程概念，为以后的科研或工作提供基本的平台。

2、YL-235A光机电一体化实训考核装置模块

该装置配置了触摸屏模块、可编程控制器模块、变频器装置、气动装置、传感器、机械手装置、上料装置单元、送料装置单元、分拣装置等。整套设备为模块化结构，实验中可根据不同的教学需要配置不同的模块。

该装置的工作原理为在触摸屏上启动按钮后，装置进行复位，由PLC启动送料电机驱动送料盘转动，物料由滑料盘到物料检测装置，如果送料电机运行若干秒钟后，物料检测光电传感器仍未检测到物料，则说明送料机构已经无物料或故障，这时要停机并报警；当光电传感器检测到有物料，将给 PLC 发出信号，由 PLC 驱动机械手臂伸出手爪下降抓物，然后手爪提升臂缩回，手臂向右旋转到右限位，手臂伸出，手爪下降将物料放到传送带上，落料口的物料检测传感器检测到物料后启动传送带输送物料，同时机械手按原来位置返回进行下一个流程；传感器则根据物料的材料特性、颜色特性进行辨别，分别由 PLC 控制相应电磁阀使气缸动作，对物料进行分拣。

整机工作流程

2.1 气动控制单元

该装置气动主要分为两部分，气动执行元件部分和气动控制元件部分。气动执行元件部分有直线气缸和旋转气缸、手爪。采用气动装置的优点：结构简单、轻便、安装维护简单。压力等级低、故使用安全；工作介质是取之不尽的空气、空气本身不花钱。排气处理简单，不污染环境，成本低；全气动控制具有防火、防爆、防潮的能力；由于空气流动损失小，压缩空气可集中供应，可实现远距离输送；可靠性高，使用寿命长。鉴于以上优点，教学型机器人采用气动执行元件和控制元件是非常合理的。

2.2 西门子PLC主机与变频器

该装置单元的电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器模块、警示灯模块等均采用安全的安全导线或安全插连接，保证学生在实验过程中的人身安全。电源模块带漏电和短路保护、熔断器，维修更换方便安全；PLC模块主机采用西门子S7-200 226继电器输出型+EM222CN；警示灯有绿色和红色两种颜色，采用直流24V。

2.3 机械手搬运机构

整个机构能够完成四个自由度动作，手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪松紧。手爪提升气缸气缸采用双向电控气阀控制；磁性传感器用于气缸的位置检测，检测气缸伸出和缩回的位置，为此在前点和后点上各一个，当检测到气缸准确到位后将给PLC发出一个信号；手爪夹紧和松开物料由双电控气阀控制；机械手臂的正反转由双电控气阀控制旋转气缸实现，旋转气缸高速正转和反转时，缓冲器起缓冲减速作用；接近传感器也叫行程开关，机械手臂正转和反转到位后，行程开关信号输出；机械手臂的伸出、缩回动作由电控气阀控制的双杆气缸来实现，双杆气缸上装有两个磁性传感器，检测气缸伸出或缩回位置。

2.4 物料传送和分拣装置

当机械手抓紧物件放到传送带上的落料孔时，落料口的传感器会检测是否有物料到传送带上，并给PLC一个输入信号。皮带传送装置上装有三种传感器，分别是电感式传感器，可以检测是否是金属材料；光纤传感器用于检测不同颜色的物料，可通过调节光纤放大器来区分不同颜色的灵敏度。当传送带上的物料接近三种传感器时，传感器分拣，由推料气缸将物料推入相应料槽。

3 结论

对于整台设备来说，各个模块单元设计的很好，能让学生得到完整的系统知识，例如光、机、电、气 的综合。但仍存在以下不足，需待做进一步的研究。主要有以下两方面：（1）传感器的选型比较单一，可以增加其它传感器的种类来扩展机器人的功能，真正实现机器人的智能化、模块化；（2）此实验台面对的对象需要分层，如果针对一般教学，PLC插线部分应采用封闭式，以免造成教学的难度，如果针对高层次研究生或开放性试验可以设计成开放式，增强学生们学习的主动性。

参考文献

[1] 吴建荣.教学机器人本体设计及其关键技术研究.哈尔滨工程大学.2007.

[2] 顾震宇.全球工业机器人产业现状与趋势.机电一体化.2006（2）：6-9页.

[3] 韩蕾.基于PLC控制的教学型慧鱼机器人系统研究.华北电力大学.2008.

[4] 朱世强，王宣银.机器人技术及其应用.浙江大学出版社，2001.7：1～2.