一、引言

機械手是模仿人的手部動作，按給定程序、軌跡和要求實現自動抓取、搬運和操作的自動裝置。它特別是在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣環境中，以及笨重、單調、頻繁的操作中代替人作業，因此獲得日益廣泛的應用。

工業機械手是近幾十年發展起來的一種高科技自動化生產設備。工業機械手的是工業機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預期的作業任務，在構造和性能上兼有人和機器各自的優點，尤其體現了人的智能和適應性。

二、技術要求

搬運機械手由PLC、人機界面、伺服系統等組成。

PLC做為核心程序的載體，負責脈沖信號的發送控制伺服及各種反饋信號的處理，控制各實行機構的運轉與協調。

人機界面，采用觸摸屏，便于操縱人員設置參數及對整臺設備運行狀態的監控，負責人機對話交流。

伺服系統，由驅動，伺服電機，碼盤反饋信號構成，作為主要運動機構，主要任務是完成定位精度的克制，執行來自PLC的脈沖信號指令，同時，保障運動的穩定性與快速響應性，伺服的性能直接反映了搬運機械手的整機性能與品質。

由于取工件和堆放工件都有精確的定位，所以在機械手控制中，除了要對垂直手臂進行控制，還要涉及到對水平手臂以及機械手腰部回轉進行伺服控制。在搬運過程中，要求伺服定位運行要平穩滑順，伺服的運行速度將決定機械手的工作效率是否能夠滿足客戶的應用要求，在高速定位時伺服電機不能出現過沖，震蕩以及整定時間過長。

三、系統搭建

該套系統用五套伺服驅動器和伺服電機構成（機械手傳動系統采用皮帶傳送，剛性相對較小）負責機床的上下料，1、2、3、4軸控制x軸和y軸方向的運動，第5軸控制z軸水平托盤的運動，控制方式采用新代M2總線系統搭配之山iK系列驅動器，iK系列伺服驅動器默認M2通訊方式為安川模式，現場圖如下圖：

上位機與伺服驅動器控制端相連，控制方式是位置模式下脈沖+方向。驅動器及相關運算基板等固定在電柜里面，伺服驅動器接收上位機的脈沖指令從而驅動電機帶動機頭完成相應的動作。

四、之山伺服在搬運機械手上的應用調試

1、之山iK系列伺服驅動器和電機配置

2、相關參數設置

機械手傳動系統采用皮帶傳動，剛性相對較軟，增益高時容易導致系統產生震蕩。而搬運過程要求伺服平穩快速，不能出現過沖和抖動。因此在調試過程中，在確保在不引起系統震蕩的情況下，盡量調高速度環比例增益。速度環積分增益和位置環比例增益要調小，防止橫行軸停止時產生過沖。

之山智控iK系列總線型伺服以其和穩快準的能力保證了搬運機械手的快速穩定運行。

五、Mechatrolink

是一種開放式現場網絡，最早由安川電機開發，后來由Mechatrolink協會維護。Mechatrolink可以實現一臺控制器同時與多種從屬設備進行數據交互，可靠的高速通信和數據同步動能可以提高系統的響應速度，促進先進功能的開發與實現。它采用簡單的電纜連接方式簡化系統，并便于系統的擴展。

（1）實現高速高精度控制

M2最多可連接30個站點，站間最小距離50cm，最長傳輸距離50m（使用中繼器可延長至100m），傳輸速率達10Mbps，最小傳輸周期為250μs；

在線狀態下可自由切換控制模式；

可實現軸與軸之間的同步、插補等功能，輕松應對有復雜控制要求的機械運動。

（2）降低成本

通過網絡化，控制器與I/O設備或伺服驅動器之間只需通信電纜即可完成接線；

大幅減少配線檢查作業，減少構建系統所需的工時。

（3）提高維護性

通過主站用計算機對各從站的參數進行設定和管理；

在線狀態下可更換從站機器。