伺服機械手五自由度液壓伺服機械手研發

　　系統首要由夾取安排、俯仰安排、推拉安排及回轉安排五自由度安排組成。回轉安排由兩個液壓馬達和回轉途徑組成，構成機械手在水平面上的回轉自由度；俯仰安排由兩個舉升液壓缸和連桿組成，構成機械的升降自由度； 推拉安排由一個推拉液壓缸和連桿組成，構成機械手彈性自由度； 手抓安排由一個液壓馬達、一個液壓缸和手抓部分組成，構成機械手手抓的旋轉與夾取自由度。五自由度安排組成機械手姿勢調整系統。

　　機械手作業原理為： 由兩個液壓馬達驅動機械手旋轉運動； 由兩個舉升液壓缸驅動機械手舉升運動； 由一個推拉液壓缸驅動機械手推拉運動； 由一個液壓馬達驅動手抓旋轉運動； 由一個液壓缸驅動手抓張合運動。

　　2、首要性能指標

　　首要性能指標如下：

　　（1） 重復定位精度：<±1mm；

　　（2） 最大作業半徑：5000mm；

　　（3） 作業高度規模：500mm～4000mm；

　　（4） 液壓缸速度：≤300mm/s；

　　（5） 馬達回轉速度：≤45/s；

　　（6） 作業環境溫度：<1150℃。

　　電液伺服系統規劃

　　液壓系統原理

　　考慮到機械手性能指標和作業要求，液壓機械手系統原理如圖所示。

　　該系統由回轉安排驅動回路、俯仰安排驅動回路、推拉安排驅動回路、手抓安排驅動回路等首要部分組成。

　　圖中，回轉安排驅動回路首要由兩個液壓馬達和兩個比例閥、電動球閥組成。兩個比例閥控制兩個液壓馬達結束機械手機身的旋轉運動精確定位。當機械手機身處于制動狀態時，系統經過電動球閥堵截供油的主油路，換成制動油源給液壓馬達反方向供油，使兩馬達發生相反旋轉動力，從而使機身穩定地停在控制點，以結束機械手機身的制動。俯仰安排驅動回路首要由兩個比例閥、兩個液壓缸、背壓閥組成，該驅動安排選用“一閥控一缸”的液壓同步驅動方法控制兩個液壓缸結束機械手的舉升動作。一同，油路還在機械手下降回路增加了背壓閥，以保證機械手垂直方位的穩定。推拉安排驅動回路首要由液壓缸、電液比例閥、背壓閥組成，由一個比例閥控一個液壓缸，結束機械手的推拉運動。手抓安排驅動回路首要由液壓缸、液壓馬達、兩個電液比例閥、電動球閥、背壓閥組成，由兩個比例閥分別控制液壓缸和液壓馬達，結束機械手手抓的回轉與抓取運動。

　　電氣控制系統規劃

　　1、系統硬件規劃與選型

　　本研討選取電氣控制元件如下：

　　（1）PLC規劃與選型。

　　工業PLC的CPU型號為313C； 電源模塊型號為PS307（2A） ； 方位檢測模板SM338； 模擬量輸出模塊SM332。

　　（2） 監控計算機規劃與選型。

　　工控機型號為IPC-610MB-L。

　　（3） 通訊板塊規劃與選型。

　　通訊板塊型號為CP5611。

　　2、下位機控制軟件

　　下位機首要結束機械手的詳細動作，系統首要包括主程序OB1模塊； 定時間斷程序OB35； 點動模塊FB1，對應布景數據模塊DB1存放各液壓缸與馬達的點動工作數據； 自動工作模塊FB2，對應布景數據模塊DB2存放各液壓缸與馬達的自動工作數據； 點動PID模塊FB3，對應布景數據模塊DB3存放點動PID運算效果； 自動PID模塊FB4，對應布景數據模塊DB4存放自動PID工作效果； 數據記載模塊FB5，對應布景數據DB5存放記載數據。