機械手控制系統的研究與應用

郭美君

（遼寧工程職業學院，遼寧 鐵嶺 112000）

0 引言

隨著科學技術的進步，工業機械手控制系統受到了更多的關注，建立基于智能化技術的應用模式，配合數字電子計算機共同建立完整的運行模式，可以有效優化自動化技術應用效能，維護制造業發展動力。

1 核心技術

目前，制造業自動化生產線涉及的自動裝配、圖像系統檢查、智能搬運等工位中普遍使用機械手操作，提高效率的同時優化作業質量，且不受作業環境影響，更好地打造完整可控的作業模式。其核心技術主要體現在：

1）智能控制器?；谒欧愲姍C控制技術，結合嵌入式芯片建立相應的控制平臺，有效地結合相關參數要求和規范，建立相匹配的運行模式，更好地維護應用管理效果。伺服原理如圖1 所示。一般而言，在實際運行過程中還需要利用溫度控制策略、空間控制策略、實踐控制策略、負載控制策略等，配合控制系統的人機交互界面，從而實現完整的智能控制處理，保證相應工作按照指令要求有序落實，最大程度提高系統統籌管理水平。

圖1 伺服原理

2）機械關節?；谒欧姍C關節應用技術，配合通用氣動關節以及關節位置傳感器即可開展相應工作，借助傳感器獲取相關參數，結合參數關聯性落實具體的指令信息，最大程度維護整體運行管理的規范性，也能匹配后續作業規范，保證機械關節運行的靈活性。

3）觸覺傳感器?；诿嫦蛉祟愂褂玫挠|覺傳感系統，建立相應的系統控制單元，按照編程內容完成具體操作工序，保證工序銜接合理的同時，維持后續應用管理的科學性，最大程度避免運行穩定性不足的問題，打造多元化控制模式，配合專家系統就能更好地提高數據信息參數獲取和處理分析的水平[1]；建立面向機械手使用的負載觸覺傳感系統，及時完成指令信息的分級和處理，確保后續操作環節的可控性和規范性，整合具體作業內容，保證觸覺信息交互和共享都能順利展開，實現統籌管理的目標。

4）機器人視覺研究。利用面向人類的觸覺傳感系統和面向機械手的負載觸覺傳感系統，建立相應的視覺信息統籌控制模式，解析視覺數據和參數，以保證機械手相應動作符合預期標準。

2 運行研究

2.1 系統運行方式

在機械子系統運行過程中，依據機械手的機械結構種類建立相應的運行方案，按照不同運行方式完成具體工作，整合相應的資源信息，維系統籌控制的合理性。

第一，齒輪運動體傳動方式，驅動器能提供傳動需要的能量，并且側向偏移的滾輪預張力系統還能減少游隙造成的影響，在壓緊滾輪系統維持嚙合充足的同時，配合塑料齒形帶和鋁制齒條組合形式，就能搭建一條無需潤滑的傳動通道，更好地提高作業的安全性和便捷性，維持機械手控制作業的整體水平[2]。

第二，伸縮運動方式，能實現最小總高度下的最大提升動力，滾柱軸承上安裝免維護的塑料滾輪，能減少磨損，維持較為合理的平滑運行狀態，更好地滿足導向控制需求。與此同時，驅動站應用過程中，空心軸和法蘭設計也要滿足伺服驅動器法蘭處理要求，更好地維護整體驅動技術運行效果。

第三，動態提升傳動方式，主要是應用輕型緊湊的結構形成封閉扭矩形態，在對應側利用觸發板完成處理工作，配合使用限位塊和附加機械元件。電纜結構則借助型材中心開口處理模式，帶動整個封閉結構維持良好的作業狀態。與此同時，這種傳動處理模式還能保證鑄造外殼體承受較大的側向力和水平加速引起的彎矩，更好地建立完整的連接處理模式[3]。

2.2 系統運行原理

在機械手控制系統運行過程中，動力執行模塊主要包括AC 交流電機、DC 直流電機、步進電機、直流伺服電機、交流伺服電機以及液壓驅動系統等，結合不同的執行指令落實相應的工作，共同維持系統穩定運行，以確保機械手控制環節的可靠性和安全性。目前，系統控制模式包括PC 控制、PLC 控制、運動板卡控制及軟件控制等，依據具體應用規范和管理標準，維持系統應用管理的基本水平，更好地提高系統綜合控制效果。

1）PC 控制。使用C 語言或其他標準編程語言編程完成程序的控制處理，與復雜的圖形接口共同應用在具體場景中，建立完整的控制模式，打造除機器控制以外的數據采集處理模式，有效提升機器和制造商信息連通效果。這種控制模式能打造整體圖像，具備大容量存儲記憶和開放式網絡，承載大量商業軟件，配合標準的網絡支持即可維持信息交互處理的流暢性?；诖?，在建立大范圍分散I/O 設備的基礎上，有效打造集中控制場景，能更好地提高電氣控制的實效性，保證機械手控制系統運行穩定[4]。

2）PLC 邏輯控制方法。PLC 控制方案的可靠性較高，利用實踐作業即可總結技術的要點和關鍵，支持在線編輯。一般而言，應用在I/O 位于中心的應用體系中，建立匹配的過程管理模式，整體結構控制環節可以支持500 個I/O點控制處理[5]。建立程序原點系統、伸縮氣缸系統、放松機械爪系統等，結合相應的控制模式就能有效地完成指令信息，實現旋轉手臂的復位處理。啟動程序后就能保證相應的動作到達指定軌跡，滿足實際應用要求。此外，結合PLC 技術，在直流和交流機械手控制系統中能有效建立相應的作業規劃，將電脈沖轉化為執行機構，配合驅動器收取的信號，按照I/O 和機械手關系表落實具體指令（如表1 所示），配合自縮程度設計環節，更好地確保程序指令連接的合理性，提高系統的抗干擾能力[6]。在應用PLC 技術的過程中，結合對應指令設計規范，更好地建立完整的輸入輸出控制模式，可在最大程度上保證相應指令處理的規范性，強化工業機械手和PLC 技術的聯動效果，維持最優處理效能[7]。

表1 PLC控制系統中I/O和機械手關系

3）運動板卡控制?；陔姎鈶靡?，實現低等到中等復雜程度應用場景機器控制處理，配合運動控制模式建立相匹配的機器控制處理模式，在相應環境中，完成輸入輸出和運動參數的控制處理，應用在多種場景中，提供運動功能和機器控制功能。另外，運動板卡控制方式能建立獨立控制模式，使用人機接口交互控制方式，完成數據輸入后，及時建立輸出信號匹配體系，將復雜的機器拆分為簡單的機器控制元件，確保子元件通訊更加便捷高效。

4）軟件控制。在機械手控制系統中依賴軟件控制完成相應工作，使用對應的控制模式，構建更加合理且高效的運行平臺，提高控制指令傳遞的水平，維持作業的基本效果。首先，建立點對點控制模式，基于軟件操作流程建立點對點交互處理機制，實時管理機械手點位。其次，建立數控編程模式，配合位置、速度、插補以及電子尺建立完整的數控體系，確保相應的控制環節和指令處理有序開展，提高階段性作業的質量水平。最后，建立軌跡制圖模式、模擬仿真模式、外圍控制模式等，打造相應的控制方案，配合子系統應用要求，維持處理環節的可控性，提高動作指令精準程度。除此之外，網絡鏈接模式也較為常見，基于以太網串口通訊建立相匹配的數據接收發送體系，更好地執行傳送時間表內的指令操作內容，保證機械手臂動作的穩定性和精準性符合預期[8]。

3 結語

綜上所述，在機械手控制系統研究工作中，分析控制原理，了解PC 控制、PLC 控制、運動板卡控制以及軟件控制相關內容，旨在更好地完善控制環節，建立相匹配的輸入輸出體系，發揮機械手控制系統的應用優勢，為工業和制造業系統發展與進步奠定堅實基礎。