气动搬运机械手的单片机控制系统研制_机械手单片机控制气动
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气动搬运机械手的单片机控制系统研制
摘要： 本文主要介绍了基于单片机技术的气动搬运机械手的控制系统。此控制系统由电磁阀的电气控制、气缸位置的检测以及软件系统组成，其控制核心为STC89C52单片机，适于工厂注塑的快速要求。该搬运机械手在实际生产中运行平稳可靠。
Abstract： This paper mainly proposed a pneumatic carrying manipulator which is controlled by MCU.Its controlling system is composed of the electric domination of solenoid valve，detection of cylinder displacement and its software，and STC89C52 is the core of the controlling.The manipulator applies to demand of quick work in factory.The carrying manipulator can operate stably in the practice.关键词： 气动机械手;单片机;STC89C52
Key words： pneumatic manipulator;MCU;STC89C52
0 引言
在自动化车间中搬运物体的机械手应用越来越多。注塑机的搬运工作繁杂、重复，在注塑过程中存在对人体有害的气体，若注塑过程采用机械手搬运工件，可以很大程度上提高效率，同时避免毒气对工人的危害。三自由度气动机械手的机构设计
搬运机械手的主要执行件由气动元件组成，可实现多位置进给。其主要动作的为：手爪开和，手爪升降，手爪横移，腕部旋转等四个动作。所有四个自由度均采用气缸实现。其气路工作图如图1所示，气动机械手的四个气缸布置如图2所示。
针对注塑机拾取工件的行程要求，该机械手的手爪开合采用了单向气缸，在气压的作用下手爪合拢，夹住工件，在撤除气压的情况下，手爪在弹簧的作用下放开，使工件自由落下;机械手的手爪横移气缸为一个双向气缸，带动手爪做左右移动;机械手的升降气缸较长，为一个双向气缸，行程800mm，其上放置了随活塞移动的小磁铁，在机械手固定部位放置的霍尔器件可输出小磁铁经过时的信号，从而分段控制气缸的行程，使机械手实现了多位置的工件取放;该机械手的腕部旋转气缸为一双向气缸，它的动作可使图2中机械手整个右面部分旋转30°，从而实现了机械手的空间立体取放工件。机械手的控制系统设计
2.1 气缸的位置信号检测和电磁阀的控制
电磁阀未通电时，空气压缩机工作产生的高压气体通过阀的一端经过减压阀进入气缸右侧，使气缸停止在起始位置;电磁阀通电后，阀芯移动使电磁阀换向另一端接入高压气体，原来那一端接入常压的空气，高压气体推动活塞向右移动，气缸完成一个工作环节。
为满足机械手多位置取放工件的要求，对其升降行程分段控制，选用了霍尔传感器SJM12-10M。检测电路原理图如图3所示。随气缸活塞移动磁铁与传感器SJM12-10M靠近时，传感器输出信号，单片机监测到有低电平变为高电平以后说明气缸运动到指定位置。这样就保证了搬运机械手运动位置的准确，使机器人的工作更加可靠。
单片机的I/O口输出信号来控制电磁阀，使气缸运动完成各种动作。选用4V 210 08 DC12电磁换向阀。它是五口二位电磁阀，其功率为2.5W，工作电流为200mA，工作电压为12V。单片机口输出控制脉冲通过光电隔离后，驱动继电器开合以对电磁阀进行控制，如图3所示。
2.2 机械手的软件设计
控制系统的软件包括主程序和不同工作状态下的控制子程序。在电磁阀开合时气缸会产生刺耳的噪声，运动变化快，工作不平稳;为了避免这种情况，采用软件延时控制各个气缸的动作时间以使其运动得到缓冲，减少噪声。
将单片机的一个I/O口的内容作为控制标志，上电以后检测此I/O口的值，确定工作状态：当值为0时，进入单步工作状态;值为1时，进入联动工作状态。完成一个工作周期以后，重新检测工作状态，以便在不断电的状态下进行工作状态的转换。当单片机经检测进入单步工作状态时，将按照程序事先设定好的流程工作，该工作状态每个气缸都是单独动作，动作直观。机械手三个气缸联动工作时整个运动过程所需时间少，非常适合工厂中快速工作的要求。结束语
本文研制的注塑机用搬运机械手采用了STC89C52作为其控制核心，采用霍尔器件和小磁铁来检测气缸的运动位置，实现了在不同工位搬运物体的可靠性和精度;控制电路部分简单实用，具有可移植性;软件系统思路清晰，代码简单。该搬运机械手实际应用证明，控制系统工作可靠稳定。
参考文献：
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