经济型数控车床机械手建模与仿真研究(15)

一种经济型的数控车床换刀机械手的设计

江苏大学工程硕士学位论文

（３）即使一个简单的工业机器人也至少有３—５个自由度。每个自由度一般都包含一个伺服机构，多个独立的伺服系统必须有机的协调起来，组成一个多变量的控制系统。

总之，机械手（机器人）控制系统是一个与机构运动学及动力学原理密切相关的、耦合的、非线性的多变量控制系统。

２．３．２机械手运动控制方案的选择

从机械手的控制特点可以看出，控制系统如采用传统的继电器一接触控制，机械触点多，接线复杂，因而控制装置体积很大，并且故障率高、可靠性差、动作精确度低…ｉ。使用ＰＬＣ的自动控制系统应用灵活、扩展性好，操作方便，通用性强，本文选出适合本课题研究的ＰＬＣ控制方案，原因如下：

（１）精确度高。本方案在理论上精确完成了数控机床的取刀、装刀的工作，有效降低了取、装刀的误差。

（２）体积小，重量轻，结构简单，性价比高。在完成较复杂的装卸刀动作的同时，采用了简单小巧的结构，严格控制了机械手的成本，对企业来说有很好的商业价值和推广价值。

（３）ＰＬＣ对于顺序控制有其独特的优势。机械手臂的控制系统应以遵循现场总线通讯协议的ＰＬＣ或能与ＦＣＳ进行通讯交换信息的ＰＬＣ为优选对象。就本课题中所涉及的内容与经济适用性方面来看ＰＬＣ更适合，所以选择ＰＬＣ控制系统作为机械手的控制系统。

２．４小结

本章主要讨论了换刀机械手总体设计与分析，包括机械手总体设计方案，机械手换刀主要流程动作；通过常见的液压驱动，气压驱动，电气驱动方式对比，选择出适合本换刀用的经济型驱动方案，及电气驱动和气动驱动相结合的驱动方案。从机械手的控制特点，对比传统的继电器．接触控制和ＰＬＣ的自动控制系统，选择出基于ＰＬＣ的运动控制方案。为下一步确定具体的机械手各部分的具体结构和控制方法的确定奠定了基础。