一种基于PLC的末端抓取器的控制方法与流程

本发明涉及一种基于plc控制的末端抓取器的控制方法，更具体的说，本发明涉及一种对工厂流水线上的货物进行夹紧并搬运的控制方法。

背景技术：

传统的流水线搬运货物的控制方法都存在搬运效率低，路径规划不合理抓取货物不牢靠等缺点，搬运效率高、定位精度高、响应速度快等特点成为当今工厂流水线行业发展的一个重要方向，本发明通过对抓取器结构和控制方法的优化，实现了在搬运货物的过程中规划路径合理，搬运效率高。近年来随着可编程控制器plc控制技术的发展，解决了新型抓取器控制方法执行效率低的弊端，因此本发明采用plc控制技术，基于plc的控制方法不仅控制效果稳定，而且响应速度快，大大提高了工厂流水线上的搬运效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于plc的末端抓取器的控制方法，该控制方法可实现对工厂流水线上的货物进行快速抓取并自动夹紧，改善传统搬运货物效率低的不足。

所述的末端抓取器控制方法的硬件包括：

用于搬运货物的机械臂；

用于实现顺序控制的simatics7-200可编程序控制器(plc)；

用于抓取货物的末端抓取器。

本发明设计了一种基于plc控制的末端抓取器的控制方法，其特征在于，包含步骤如下：

步骤1：末端抓取器的各执行机构处于图1所示的初始位置，卡爪a1位置保持不变，货物已到达被抓取的位置且处于等待被抓取的状态；

步骤2：伺服电动机b1通电，开始正转并带动卡爪a2沿直线导轨y轴正方向匀速前进；

步骤3：在步骤2所述的伺服电动机b1通电1秒后，伺服电动机b2通电并开始正转，b2带动卡爪a3、a4沿着直线滑槽x轴正方向匀速前进；

步骤4：在步骤3所述的伺服电动机b2通电1秒后，伺服电动机b3通电并开始正转，b3带动卡爪a3沿着直线导轨y轴正方向匀速前进；

步骤5：根据步骤2、步骤3和步骤4中所述的b1、b2和b3三个伺服电动机正转分别带动a2、a3和a4三个卡爪匀速将货物夹紧，采用四个压力传感器分别测量卡爪a1、a2、a3和a4的夹紧力，当夹紧力达到预设阈值50n时，相应的伺服电动机断电停止转动；

步骤6：当a1、a2、a3和a4的夹紧力均达到步骤5中所述的预设阈值50n后，末端抓取器通过已连接好的机械臂将夹紧的货物运送至指定区域，机械臂运动时间为30秒；

步骤7：根据步骤6所述的机械臂运动至指定区域后，伺服电动机b3通电并开始反转，带动卡爪a3沿直线导轨y轴负方向匀速后退；

步骤8：在步骤7所述的伺服电动机b3反转启动1秒后，伺服电动机b2通电并开始反转，带动卡爪a3、a4沿直线滑槽x轴负方向匀速后退；

步骤9：在步骤8所述的伺服电动机b2反转启动1秒后，伺服电动机b1通电并开始反转，带动卡爪a2沿直线导轨y轴负方向匀速后退；

步骤10：根据步骤7、步骤8和步骤9所述的b1、b2和b3三个伺服电动机反转带动a2、a3和a4三个卡爪匀速回到卡爪的初始位置后，b1、b2和b3三个伺服电动机断电，末端抓取器上的四个卡爪保持相对静止；

步骤11：在步骤10所述的末端抓取器上的卡爪保持相对静止后，机械臂带动末端抓取器回到初始位置，运动时间为30秒，继续抓取下一个货物，返回步骤2。

附图说明

图1是本发明的末端抓取器模型图；

图2是本发明的控制顺序功能图。

具体实施方式

如图1箭头所对应的1、2、6、7分别是末端抓取器的卡爪a1、a2、a3、a4；3、4、5分别是末端抓取器上的伺服电机b1、b2、b3；8是安装在卡爪内侧的压力传感器，四个卡爪上都有压力传感器，根据流水线上货物的重量，压力传感器的预设阈值设定为50n；9是两个直线滑槽，10是两个直线导轨；x、y分别表示x轴、y轴，箭头指向代表正方向。

该控制方法的控制器选用simatics7-200可编程序控制器(plc)，它利用lora模块实现末端抓取器与上位机的信息交互和控制。本发明介绍的控制方法如图2所示，中间序列为plc控制顺序，前一步到后一步的切换通过可执行条件来控制；右边序列为plc控制的执行动作，；左边序列为控制结果的输出，其中t37、t38表示计时器，当计时到达设定时常，则执行下一动作，s(置位信号)表示使对应的伺服电机通电，r(复位信号)表示使对应的伺服电机断电，三个伺服电动机b1、b2和b3启动的时间间隔设定为1秒，当复位信号指令发出时，三个伺服电动机同时断电，m表示中间寄存器；当满足右边序列的控制条件时，就会产生左边的控制结果，同时使相应的中间寄存器通电。一个完整的抓取货物的过程共有11步，当完成一个抓取周期后且上一工位满足有货物条件时，末端抓取器就可以实现连续的抓取和搬运的动作。

本发明设计了一种基于plc控制的末端抓取器的控制方法，其特征在于，包含步骤如下：

步骤1：末端抓取器的各执行机构处于图1所示的初始位置，卡爪a1位置保持不变，货物已到达被抓取的位置且处于等待被抓取的状态；

步骤2：伺服电动机b1通电，开始正转并带动卡爪a2沿直线导轨y轴正方向匀速前进；

步骤3：在步骤2所述的伺服电动机b1通电1秒后，伺服电动机b2通电并开始正转，b2带动卡爪a3、a4沿着直线滑槽x轴正方向匀速前进；

步骤4：在步骤3所述的伺服电动机b2通电1秒后，伺服电动机b3通电并开始正转，b3带动卡爪a3沿着直线导轨y轴正方向匀速前进；

步骤5：根据步骤2、步骤3和步骤4中所述的b1、b2和b3三个伺服电动机正转分别带动a2、a3和a4三个卡爪匀速将货物夹紧，采用四个压力传感器分别测量卡爪a1、a2、a3和a4的夹紧力，当夹紧力达到预设阈值50n时，相应的伺服电动机断电停止转动；

步骤6：当a1、a2、a3和a4的夹紧力均达到步骤5中所述的预设阈值50n后，末端抓取器通过已连接好的机械臂将夹紧的货物运送至指定区域，机械臂运动时间为30秒；

步骤7：根据步骤6所述的机械臂运动至指定区域后，伺服电动机b3通电并开始反转，带动卡爪a3沿直线导轨y轴负方向匀速后退；

步骤8：在步骤7所述的伺服电动机b3反转启动1秒后，伺服电动机b2通电并开始反转，带动卡爪a3、a4沿直线滑槽x轴负方向匀速后退；

步骤9：在步骤8所述的伺服电动机b2反转启动1秒后，伺服电动机b1通电并开始反转，带动卡爪a2沿直线导轨y轴负方向匀速后退；

步骤10：根据步骤7、步骤8和步骤9所述的b1、b2和b3三个伺服电动机反转带动a2、a3和a4三个卡爪匀速回到卡爪的初始位置后，b1、b2和b3三个伺服电动机断电，末端抓取器上的四个卡爪保持相对静止；

步骤11：在步骤10所述的末端抓取器上的卡爪保持相对静止后，机械臂带动末端抓取器回到初始位置，运动时间为30秒，继续抓取下一个货物，返回步骤2。

综上所述，本发明所述的末端抓取器控制方法的优点是：

(1)利用lora模块实现末端抓取器与上位机的信息交互和无线远程控制。

(2)实现了一次抓取设备，无需要反复调节，节约大量时间，大大提高了流水线的工作效率。

(3)控制器选用的是simatics7-200可编程序控制器，响应速度快，抓取牢固可靠。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有局限性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，采用其它形式的同类部件或其它形式的各部件布局方式，不经创造性的设计出与该技术方案相似的技术方案与实施例，均应属于本发明的保护范围。