机械手是实现抓取操作的主要构件，是与物料直接接触的部分，目前比较常见的机械抓手是气吸式、钳爪式以及电磁式等。按照使用要求，本设计中采用的是钳爪式机械抓手，其主要结构包括传力结构以及手指部分。这样的设计大大提高了抓取的稳定性，本来不易被抓的麻纤维，在这种结构下可以更好的被抓取。设备在抓取的过程中实时称重，使抓取可以一次完成，符合增重法设计，也提高了生产效率。
关键词：机械手 增重法 定量抓取
Abstract：Bast fiber refers to the fiber obtained from various bast plants, including annual or perennial plant Dicotyledones and monocots leaf fibers. Bast fiber crops are mainly Ramie, jute, green, hemp, flax, apocynum and hibiscus, and so on.With the development of modernization, the application of hemp fiber is more and more extensive. In addition to traditional curtains, hemp fiber is also used in tents and other products. However, in the application of hemp fiber enterprises, there has always been a problem of low efficiency of quantitative grabbing of hemp fiber, so the device of automatic grabbing of hemp fiber has entered people's field of vision. The quantitative grabbing of hemp fiber device in this subject adopts the method of increasing weight, at the same time, the PLC control system is designed reasonably, so that the grabbing device can realize the switching of manual operation and automation. In the automatic grabbing of this subject On the basis of this, a machine vision system is added, which makes the device not easy to injure the workers, and greatly improves the efficiency of grasping. A manipulator is a kind of high-tech automatic production equipment developed in recent years. Its characteristic is that it can be programmed to accomplish various anticipated tasks. It has the advantages of both man and machine in structure and performance, among them material grasping manipulator is a kind of typical manipulator. For a robot to grasp like a human, the simplest basic requirement is a set of grasping and moving mechanisms such as fingers, wrists, arms, and joints.
The mechanical grab is the main component of the manipulator to achieve the grab operation, and it is the part that directly contacts with the materials. After the operation instruction is given to the manipulator, the mechanical grab needs to complete the grab operation, keep stable and carry to the designated position. There are great differences between mechanical grippers and human hands, which have some functions of human hands. When designing mechanical grippers, it is necessary to consider many factors such as the quality, size, location of being caught, handling environment and so on. Different structural forms have different characteristics. At present, the more common mechanical grippers are air suction, clamp claw and electromagnetic type. According to the use requirements, this design uses the claw type mechanical grab, its main structure includes the force transmission structure and the finger part. This design greatly improves the stability of grasping. The hemp fiber which is not easy to be grasped can be grasped better under this structure. Such equipment weighs in real time in the process of grabbing, so that grabbing can be completed at one time, which conforms to the design of weight increase method, and also improves the production efficiency.
Key words:Robot hand Claw jaw type；PLC；Weight gain method；Quantitative grasping；Stepper motor
1.绪论
1.1 研究背景
在2015年，我国提出“中国制造2025”规划，其目的是重视制造业在国民经济中的地位转变传统制造业的发展模式，抢占先进制造业的制高点，工业自动化越来越成为现代化生产的主流，随着我国中国制造2025战略的推进，越来越多的企业开始注重自动化生产。其中工业机器人是一种靠自身动力和控制能力来执行工作任务的自动化机械装备，具有可自动控制、再编程及柔性等特点。在发达国家中，工业机器人自动化生产线已经成为自动化装备的主流和未来的发展方向。国外很多汽车行业、电子电器行业、工程机械、建筑、煤业化工等行业已经大量装备工业机器人自动化生产线，来保证产品质量，提高生产效率。在传统企业中如京山集团在生产瓦楞纸箱之后的搬运全部采用了机器人搬运，整个产品车间空无一人，只有搬运机器人在24小时运作；而新兴企业中，京东的亚洲1号物流仓库也是采用了大量搬运和抓取机器人，在部分仓库中，只有搬运机器人和抓取机器人在工作。这些企业的现象绝对不是个例，而是众多企业中的一份子，从重工业到轻工业，从能源到医药，所有企业都在转型拥抱数字化信息化自动化时代。而定量抓取装置在传统制造业中，占据重要的一环，以前的人工抓取耗费了大量劳动力不说，效率还低下，在很长一段时间中，众多制造业企业被人工抓取所困扰，随着信息化的推进，自动抓取映入眼帘，许多企业引入自动抓取技术，不仅减轻了工人的劳作强度，还提高了生产效率，但是这仅仅局限于产品为硬质产品，且没有称重装置，而对于麻纤维生产或者应用的厂商急需一款可以定量抓取软质产品的设备，这样在生产中，效率就会有改观。所以基于增重法的麻纤维定量抓取装置的市场需求很大。
1.2 定量抓取装置国内外研究现状
目前国内外抓取装置主要集中于六轴机械手抓取，较高的自由度可以应对各类生产状况，但是这样的装置多针对于大重量的产品，且不配备称重装置，没有定量的功能。而其他有定量抓取能力的装置，也是针对规则形状的产品，在上料端就已经做好“定量”准备了，单一说针对不规则的软质定量抓取设备，市面上多采用半自动方式，如脚踏式定量抓取装置，上料时采用人工上料，在称重上采用增重法。此外还有一些利用磁力定量的方法，设定额定磁力，在产品经过“抓取”装置时，额定重量的产品被吸附到机械手上，然后机械手移动到指定区域，设备消磁即完成一轮定量抓取操作，这类设备多用于螺钉，螺栓等产品生产线上。
4.2自动控制系统设计
首先，进行机械手的初始化操作：接通电源，合上开关A-1（X20），按下启动按钮进行开机复位。机械手若不在原点则 PLC 控制横轴三相异步电动机的 KM4 线圈通电，使 KM4 接触器闭合，横轴电机 M2 反转，横轴后缩。当后缩碰到后限位开关，然后PLC 控制纵轴三相异步电动机的 KM1 线圈通电，使 KM1 接触器闭合，纵轴电机 M1 正转，纵轴上升。上升碰到上限位开关位置，上升停止，回到原点。复位成功后，PLC 控制横轴三相异步电动机的 KM3 线圈通电，使 KM3 接触器闭合，横轴电机通电，横轴电机 M2 正转，机械手横轴前伸，当碰到前伸限位开关位置，前伸停止 ；PLC控制纵轴三相异步电动机的 KM2 线圈通电，使 KM2 接触器闭合，纵轴电机通电，纵轴电机 M1 反转，机械手纵轴下降，当碰到下降限位开关时，下降停止 ；电磁阀通电，机械手手抓夹紧。夹紧后，PLC 控制纵轴三相异步电动机的 KM1 线圈通电，使 KM1 接触器闭合，纵轴电机通电，纵轴电机 M1 正转，纵轴上升，上升至碰到上限位开关位置，上升停止。PLC 控制旋转三相异步电动机 KM5 通电，使 KM5 接触器闭合，旋转电机通电，旋转电动机 M3 正转，从而使底盘正旋，当碰到正转限位开关时，停止正转；PLC控制纵轴三相异步电动机的 KM2线圈通电，使 KM2 接触器闭合，纵轴电机通电，纵轴电机 M1 反转，机械手纵轴下降，当碰到下降限位开关时，下降停止 ；电磁阀断电，机械手手抓放松。放松后，PLC 控制纵轴三相异步电动机的KM1 线圈通电，使 KM1 接触器闭合，纵轴电机通电，纵轴电机M1 正转，纵轴上升。上升到上限位开关位置，上升停止 ；PLC控制横轴三相异步电动机的 KM4 线圈通电，使 KM4 接触器闭合，横轴电机通电，横轴电机 M2 反转，机械手横轴后缩，当碰到后缩限位开关时，后缩停止 ；PLC 控制旋转三相异步电动机 KM6 通电，使 KM6 接触器闭合，旋转电机通电，旋转电动机M3 反转，当碰到反转限位开关时，停止反转，回到原点，完成一个周期的动作，完成机械手动作过程中各部分全部动作[8]。
4.3手动控制系统设计
接通 SA-1（X20）。按 SB1（X10）,YV2（Y1）闭合，夹钳夹紧；按 SB2（X11），YV2（Y1）复位，夹钳放松；按 SB3（X12），YV1（Y0）闭合，机械手下降；按 SB4（X13），YV3（Y2）闭合，机械手上升；按 SB5（X14），YV4（Y3）闭合，机械手右移；按 SB6（X15），YV5（Y4）闭合，机械手左移。接通 SA-2（X21）。回原点启动—按 SB7（X25），YV1（Y0）复位，机械手下降返回；YV2（Y1）复位，夹钳放松；YV3（Y2）闭合，机械手上升返回；YV4（Y3）复位，机械手右移返回；YV5（Y4）闭合，机械手左移返回，回原点完成。回原点操作完成后，接通 SA-3（X22）。每按 SB8（X26）启动一次，机械手完成一个工步，通过按 SB8 按钮，依次实现下降→夹紧→上升→右行→下降→放松→上升→左行的单步运行。回原点操作完成后，接通 SA-4（X23）。按 SB6（X26）启
动，机械手自动完成下降→夹紧→上升→右行→下降→放松→上升→左行的单周 1 次循环动作。回原点操作完成后，接通 SA-5（X24）。按 SB8（X26）启动，机械手自动顺序执行各个工序动作，完成 1 次循环后，继续自动循环运行。任何操作方式下，按下停止按钮 SB9（X27），机械手停止工作。空载调试运转正常后，方可进行带负载试运转[7]。
5 结论
本课题针对麻纤维的定量抓取设备，采用增重法设计，并运用机器视觉保证了装置在自动抓取时正确抓取产品，配备了急停功能，让工作人员处于安全的工作环境下。增重法称重装置对于麻纤维的称量误差较小，大大节省了生产成本并提高了生产效率。
参考文献（略）
