步进电机应用系列一之机械手（sq）

 

机械手按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式和机械式机械手。本文设计的三自由

度机械手属于混合式机械手，它综合了电动式和气动式机械手的优点，既节省了行程开
关和 PLC 的 I／O 端口，又达到了简便操作和精确定位的目的。

机械手

是一种能模拟人的手臂动作，按照设定程序、轨迹和要求，代替人手进行抓

取、搬运工件或操持工具的机电一体化自动装置。三自由度机械手又称 3D 机械人，能够实
现三个自由度方向(水平、垂直和旋转)的抓取或放置物品，具有操作范围大，灵活性好，
应用广泛的特点。

可编程控制器(PLC)是一种专门为工业应用而设计的进行数字运算操作的电子控制装

置。由于其具有可靠性高，功能强，编程简单，人机交互界面友好等特性而广泛用于工业
控制系统。

步进电机

是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环执行元件。在非超载情况下 ，

电机的转速、停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数目。这一线性关系的存在，加上
步进电机只有周期性误差而无累计误差的特点，使其在速度、定位等控制领域应用得非常
广泛。

1 机械手的系统结构与运动方式
机械手为圆柱坐标型。图 1 为机械手结构示意图，机械手手臂的左右运动(水平方向)

由伸缩步进电机控制，上下运动(垂直方向)由升降步进电机控制，逆时针和顺时针旋转
运动则由底盘直流电机的正反转控制。机械手的夹紧装置采用关节结构，其夹紧与松开用
气压驱动，并由电磁阀控制。

机械手可以根据设定程序的动作将工件从 A 处搬运到 B 处。SQ1，SQ2，SQ5，SQ6 为

水平和垂直方向上的限位开关，SQ3，SQ4 为原点位置和终点位置的光接近开关。

2 机械手控制系统设计
机械手系统设置了手动工作方式和自动工作方式。自动方式又分为自动回原点、单步、

单周期、连续四种工作方式。