伺服機(jī)械手五自由度液壓伺服機(jī)械手研發(fā)

　　系統(tǒng)首要由夾取安排、俯仰安排、推拉安排及回轉(zhuǎn)安排五自由度安排組成。回轉(zhuǎn)安排由兩個(gè)液壓馬達(dá)和回轉(zhuǎn)途徑組成，構(gòu)成機(jī)械手在水平面上的回轉(zhuǎn)自由度；俯仰安排由兩個(gè)舉升液壓缸和連桿組成，構(gòu)成機(jī)械的升降自由度； 推拉安排由一個(gè)推拉液壓缸和連桿組成，構(gòu)成機(jī)械手彈性自由度； 手抓安排由一個(gè)液壓馬達(dá)、一個(gè)液壓缸和手抓部分組成，構(gòu)成機(jī)械手手抓的旋轉(zhuǎn)與夾取自由度。五自由度安排組成機(jī)械手姿勢調(diào)整系統(tǒng)。

　　機(jī)械手作業(yè)原理為： 由兩個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 由兩個(gè)舉升液壓缸驅(qū)動(dòng)機(jī)械手舉升運(yùn)動(dòng)； 由一個(gè)推拉液壓缸驅(qū)動(dòng)機(jī)械手推拉運(yùn)動(dòng)； 由一個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)手抓旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 由一個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)手抓張合運(yùn)動(dòng)。

　　2、首要性能指標(biāo)

　　首要性能指標(biāo)如下：

　　（1） 重復(fù)定位精度：<±1mm；

　?。?） 最大作業(yè)半徑：5000mm；

　?。?） 作業(yè)高度規(guī)模：500mm～4000mm；

　?。?） 液壓缸速度：≤300mm/s；

　?。?） 馬達(dá)回轉(zhuǎn)速度：≤45/s；

　　（6） 作業(yè)環(huán)境溫度：<1150℃。

　　電液伺服系統(tǒng)規(guī)劃

　　液壓系統(tǒng)原理

　　考慮到機(jī)械手性能指標(biāo)和作業(yè)要求，液壓機(jī)械手系統(tǒng)原理如圖所示。

　　該系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)安排驅(qū)動(dòng)回路、俯仰安排驅(qū)動(dòng)回路、推拉安排驅(qū)動(dòng)回路、手抓安排驅(qū)動(dòng)回路等首要部分組成。

　　圖中，回轉(zhuǎn)安排驅(qū)動(dòng)回路首要由兩個(gè)液壓馬達(dá)和兩個(gè)比例閥、電動(dòng)球閥組成。兩個(gè)比例閥控制兩個(gè)液壓馬達(dá)結(jié)束機(jī)械手機(jī)身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)精確定位。當(dāng)機(jī)械手機(jī)身處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)經(jīng)過電動(dòng)球閥堵截供油的主油路，換成制動(dòng)油源給液壓馬達(dá)反方向供油，使兩馬達(dá)發(fā)生相反旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，從而使機(jī)身穩(wěn)定地停在控制點(diǎn)，以結(jié)束機(jī)械手機(jī)身的制動(dòng)。俯仰安排驅(qū)動(dòng)回路首要由兩個(gè)比例閥、兩個(gè)液壓缸、背壓閥組成，該驅(qū)動(dòng)安排選用“一閥控一缸”的液壓同步驅(qū)動(dòng)方法控制兩個(gè)液壓缸結(jié)束機(jī)械手的舉升動(dòng)作。一同，油路還在機(jī)械手下降回路增加了背壓閥，以保證機(jī)械手垂直方位的穩(wěn)定。推拉安排驅(qū)動(dòng)回路首要由液壓缸、電液比例閥、背壓閥組成，由一個(gè)比例閥控一個(gè)液壓缸，結(jié)束機(jī)械手的推拉運(yùn)動(dòng)。手抓安排驅(qū)動(dòng)回路首要由液壓缸、液壓馬達(dá)、兩個(gè)電液比例閥、電動(dòng)球閥、背壓閥組成，由兩個(gè)比例閥分別控制液壓缸和液壓馬達(dá)，結(jié)束機(jī)械手手抓的回轉(zhuǎn)與抓取運(yùn)動(dòng)。

　　電氣控制系統(tǒng)規(guī)劃

　　1、系統(tǒng)硬件規(guī)劃與選型

　　本研討選取電氣控制元件如下：

　　（1）PLC規(guī)劃與選型。

　　工業(yè)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。

　?。?） 監(jiān)控計(jì)算機(jī)規(guī)劃與選型。

　　工控機(jī)型號為IPC-610MB-L。

　?。?） 通訊板塊規(guī)劃與選型。

　　通訊板塊型號為CP5611。

　　2、下位機(jī)控制軟件

　　下位機(jī)首要結(jié)束機(jī)械手的詳細(xì)動(dòng)作，系統(tǒng)首要包括主程序OB1模塊； 定時(shí)間斷程序OB35； 點(diǎn)動(dòng)模塊FB1，對應(yīng)布景數(shù)據(jù)模塊DB1存放各液壓缸與馬達(dá)的點(diǎn)動(dòng)工作數(shù)據(jù)； 自動(dòng)工作模塊FB2，對應(yīng)布景數(shù)據(jù)模塊DB2存放各液壓缸與馬達(dá)的自動(dòng)工作數(shù)據(jù)； 點(diǎn)動(dòng)PID模塊FB3，對應(yīng)布景數(shù)據(jù)模塊DB3存放點(diǎn)動(dòng)PID運(yùn)算效果； 自動(dòng)PID模塊FB4，對應(yīng)布景數(shù)據(jù)模塊DB4存放自動(dòng)PID工作效果； 數(shù)據(jù)記載模塊FB5，對應(yīng)布景數(shù)據(jù)DB5存放記載數(shù)據(jù)。