G003机械手模型使用说明书V2.0.doc

YL-G003说明书
机械手系列
——智能搬运仓储装置

亚龙努力为更多人带来技术与技能
2013

浙江亚龙教育装备股份有限公司

2013-12

YL—G003机械手说明书
概述
G003机械手教学装置是一个模拟工业生产过程中自动化设备周边常见机械手的微缩模型，它使用了单片机控制、传感器、位置控制、电机驱动控制、RFID识别及触摸屏等技术，具有自动输送、取拿、移送和进出库等功能。适用于各类学校机、电专业的教学演示、教学实验、实习培训和课程设计，可以培养学生对 单片机控制系统硬件和软件的设计与调试能力；分析和解决系统调试运行过程中出现的各种实际问题的能力。
该装置采用架式结构，由电气组合机械手（气压驱动）、供料（输送带）、导轨移位（XY轴电机驱动）及仓储架等组成，并配有控制器（单片机）、传感器（光电式、电磁式、金属检测）、电机（直流电机、伺服电机、步进电机）、编码识别（RFID）及指令控制（触摸屏）等，构成典型的机电一体化教学模型。

一、主要技术参数

控制模块技术参数：
1. 输入电源：单相 AC 220V±10%（50Hz）

2. 输出电源：DC ±12V±5％/1A
DC ±5V±5％/1A
DC 24V±5％/1.5A
3. 温度：-10～40 ℃；环境湿度：≤90%（25℃）
4. 外形尺寸：约1225mm×690mm×820mm（L×W×H）
5. 整机功耗：≤0.5 kW
6. 安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。市电采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。

G003技术参数：
7. 电源输入：AC220V±10％
8. 输出电压：DC 24V±5％/2.5A、DC 5V±5％/1A
9. 外形尺寸：600*520*280mm
10. 整机功耗：≤1KVA

注意事项

一 保持机器远离潮湿环境和灰尘。否则可能导致火灾或触电。不要将机器放置在不稳或倾斜表面上。如果机器翻倒，可能会导致人身伤害。
二 在建议的湿度和温度范围以外的环境中操作机器，会导致电气火灾。保持插座附近清洁。积聚的灰尘会导致电气火灾。
三 不得长时间超负荷运转，不得随意拆装机器，可能会导致精度下降或损坏机器，出厂时机器已调校好。
四 不得用手去触摸光轴丝杠等处，可能会造成丝杠生锈而导致损坏机器。上电前，手动转动X轴和Y轴丝杠的同步带，若感觉很费劲，需要适当的调节锁紧螺丝的位置。手动抬下机械手爪，是否有颤抖。
五 随附的电线只能用于本设备。不能将其用在其它机器上。否则，可能会导致火灾、触电或人身伤害。
六 将电源线连接在交流电压200V-240V,50/60HZ环境下运行
七 确保电源插座接地良好，墙上插座应安装在机器附近且容易接通的位置。
八 保持机器远离易燃液体、气体和气雾剂。否则可能导致火灾或触电。
九 将机器连接至本手册中指定的电源，切勿使用任何其他电源。将电源线直接连接到墙上插座，切勿使用延长线。本手册中未指定的电源和延长线会有触电或火灾危险。
十 电源线被损坏、断裂、改造、压于重物下、过度拉伸或严重弯曲会有触电和火灾危险。
十一任何金属物体碰触电源线插头的插脚会造成火灾或触电危险。
十二 在任何时候，都请将此机器附带的聚乙烯材料、刀具等远离婴幼儿。
十三 请勿让机械手超过行程，否则会损坏机器
十四 遇到使用上的问题，请及时联系我们，请勿自己动手，以免损坏机器带来不必要的麻烦
应该避免的环境：
1暴露在直射日光或强光下的区域
2多灰尘的区域
3有腐蚀性气体的区域
4过冷、过热或过度潮湿的区域
5直接暴露于热气流、冷气流或从空调吹出的气流下的区域
6直接暴露于加热器辐射热量的区域
7空调、加热器或加湿器附近
8其它电气设备附近
9经常发生强烈震动的位置

二、装置简介

图一 机械手模型正面结构示意图

图二 机械手模型正面实物图
机械手模型装置由电气动组合机械手、定位传感器、供料传输、物料识别、仓储架、操作面板和控制系统组成，如图一所示。
电气动组合机械手分别由两个不同功能的驱动电机、两个气压装置及相应的机械传动装置构成；它们是：水平（X轴）左右运行电机、垂直（Y轴）升降运行电机、手爪伸缩气缸、手指抓放气缸、丝杠及导轨，是一个三轴多位置的机械装置。可以完成物料识别、移送、进出仓位等任务。

装置特点：
l 配置三轴机器人作为装配的执行机构，具有X轴、Y轴、Z轴三个方向的执行能力，可完成智能抓取物料放料等功能；
l 配置有光电开关，光电传感器，光纤传感器，旋转编码器等，可确保各执行器的准确定位；
l 超出最大行程时，具有硬件自动保护功能，确保系统安全及人身安全；
l 本装置为通用性模块化多功能装置，各功能端口完全开放，通过仓储装置中的RFID射频识别模块对不同仓库的物料进行标识，也能通过RFID射频识别模块不同物料上电子标签的信息，将物料运至不同的仓库，实现智能仓储的功能。同时学生也能通过不同的接线来完成各种不能的功能，为学生的各种创新设计创造了广阔的空间。比如可以结合单片机主机模块，LED/LCD模块等，完成物料搬运实训，I/O口实训，LED\LCD点阵模块实验等加深学生对单片机原理地理解。专为高职中职课程设计、毕业设计和单片机竞赛的开发平台体现了灵活性、开放、创新、综合、跨领域、跨专业的设计理念。能够满足高职中职院校电子工程专业等不同层次的基础实训教学，课程设计，毕业设计，课题设计，实现从基础学习到综合应用。

三、功能描述
其中支撑架都是由合金板组装构成基架。
电气组合机械手各运行机构功能如下：
1． 水平（X）轴线性运行
线性运行由伺服电机驱动，极限端设左右限位光电开关；原点设有到位检测光电开关；电路具有硬件保护功能；
2． 垂直（Y）轴线性运行
线性运行由步进电机驱动，极限端设上下限位光电开关；原点设有到位检测光电开关；电路具有硬件保护功能；
3． 手爪机构
手爪的伸缩、张合运行都是由气缸驱动；手爪状态设有到位检测磁性传感器；设有原点复位功能；电路具有硬件保护功能；

接供料运行机构：
⒈ 传输带运行
线性运动由直流减速电机驱动，可稳定实现物料传输；电路具有硬件保护功能；
⒉ 物料检测、识别
有无物料及物料到站通过光纤传感器检测，可通过E3X-NA光纤信号放大器调节灵敏度；不同仓位的物料通过RFID射频模块识别物料上电子标签的信息；电路具有硬件保护功能；

仓储架设有九个仓位；
9个物料都配置电子标签。
命令控制通过触摸屏的虚拟按键实现物料进库编号、出库等操作。

由于本机械手的三轴采用的驱动方式为；

1.伸缩轴为气压缸驱动；
2.X,Y轴分别为伺服电机、步进电机驱动;可实现工作区间内的极限定位;
因此在使用中可在传输带相应设置取料位和放料位；

控制系统由控制器（通常为单片机，也可配备其他类型的逻辑控制装置）、端子板、隔离板和直流电源等组成。控制器接收设在机械手上各部分传感器的信号,并通过预先设定的程序控制机械手的各种动作。

可实现如下的实训功能：

1) 传感器技术实训
2) 传送带实训
3) 步进电机电机应用实训
4) 伺服电机应用实训
5) RFID射频识别实训
6) 气动回路应用实训
7) 丝杆传动机构应用实训
8) 直线运动单元定位控制实训
9) 单片机编程实训
10) 机械故障检测与排除实训

四、电气原理
整体工作原理步骤：
1. 在触摸屏上按下相应的按键输入指令
2. 供料处放下物料（配置了标签信息），光纤传感器检测到物料
3. 物料传输经过RFID识别后到达接料处等待机械手
4. 机械手在原点处开始运行至接料处并夹起物料
5. 根据RFID处得到的物料标签信息，机械手走动到相应的仓位并放下物料
6. 机械手复位至原点等待下一次命令。

电气接线说明：
光纤、金属：
棕色-电源（24V），蓝色-地，黑色-接接线端子，白色-悬空
XY轴原点及X轴左右限位光电开关：
棕色-电源（24V），蓝色-地，黑色-接接线端子，白色-悬空
Y上下限位光电开关：
棕色-电源（24V），蓝色-地，白色-步进驱动器的EN，黑色-悬空
磁性开关：棕色接线端子，蓝色接24V地

插线槽端子说明：

1:24V（伺服） 14:5V-GND
2:24V-GND（伺服） 15:电机正传（继电器）
3:24V 16:电机反转（继电器）
4:24V-GND 17:手爪伸缩（电磁阀）
5:有料检测(光纤) 18:手爪夹紧（电磁阀）
6:出料处检测（光纤） 19:手爪松开（电磁阀）
7:金属检测（接近开关） 20:步进电机DIR-
8:X轴原点（光电开关） 21:步进电机CP-
9:Y轴原点 （光电开关） 22:伺服电机DIR（2线）
10:手爪伸出到位检测（磁性开关） 23:伺服电机CP（1线）
11:手爪缩回到位检测（磁性开关） 24:RFID-RX
12:手爪夹紧检测（磁性开关） 25:RFID-TX
13:5V 26:RFID-SIGN

电气原理接线图

步进电机驱动器接线：

Y轴上下限位接步进电机驱动器的限位控制线EN-
步进电机驱动器：PUL+、DIR+接5V电源，EN+接24V电源，步进电机电源接24V电源

步进电机驱动接线图
伺服电机驱动器接线：
X轴左右限位接伺服电机驱动器的限位控制线4、17线，
伺服电机驱动器：14、15线接5V，1、2线接接线端子，3线电源（24V），7、13、16线接24V地，

伺服电机驱动接线图
直流电机正反转控制电路：
KA1通电KA2断电时，24V电源从⑲号导线流入电动机从⑳号导线到电源地，电机正转；
KA2通电KA1断电时，24V电源从⑳号导线流入电动机从⑲号导线到电源地，电机反转；两继电器同时断电或通电时电动机不通电不动作。原理如图。

直流电机正反转原理图

五．使用与维护
（一）验机与准备
1． 将装置水平放置，卸去为运输而设的固定件，检查各紧固螺钉是否有松动或脱落。
2． 将电源线插入电源，电源必须有良好的保护接地。
3． 打开电源开关，观察电源指示灯、直流电源指示灯、控制板指示灯等均应正常显示，否则检查电源电压和电源保险管。
4． 检查各传感器是否灯亮，正常工作。
5． 限位开关调整设置，避免机械损坏；原点检测调整设置。
6． 电机驱动器按要求设置并能正常驱动电机。
7． 手爪原点处取料调整；仓储架位调整至合适位置。
8． 各部分调整完毕后，可用模拟输入方式来观察机械手的相应动作是否正常。并同时观察每个位置相应传感器的指示灯是否闪亮，否则调整传感器的位置以满足要求。机械手每个电机的极限位置应能有效限制相关机构运行。
9． 运行单片机内的单机演示程序。将模拟零组件的料块放入供料位的相应位置。
按下触摸屏按键指令。

装置应能完成以下动作：
（1）机械手复位到原点：手爪张开、缩回。
（2）手臂下降。
（3）手爪伸出。
（4）手指闭合夹物。
（5）手爪缩回。
（6）手臂抬升。
（7）手臂X轴移动。
（8）手爪前伸。
（9）手爪张开放物。
（10）重复步骤（1）~（10）
（11）取料位无料块时机械手等待。
（二）维护保养
1．装置的电源应设有良好的保护接地或漏电保护器。
2．装置的气源应使用洁净干燥的压缩空气，必要时需加装过滤装置。
3．非专业人员不得擅自打开汇线槽和面板盒。
4．保证装置在清洁无尘的环境中。
5．搬运时切忌施力于装置上的任何部件。
6．使用前请仔细阅读说明书。
六．附件
使用说明书 1本
配置电子标签的物料 9个（白色物料3个 黑色物料3个 金属物料3个）
专业文档供参考，如有帮助请下载。