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机电自动化在工程机械制造中的应用
Application of Electromechanical Automation in Engineering Machinery Manufacturing

（四）机械手控制模块设计
1. 控制模块
基于西门子 S7-200 型 PLC 设计控制系统，S7-200 型 PLC 具有操控简单、
覆盖范围广、性能好、体积小、性价比高、硬件和软件操作使用简单等特点，广

泛应用于各种机床、实训设备、电力设备当中，且 S7-200 型 PLC 编程方便，易
于教师学生的学习掌握，在高校自动化教学设备中有着良好的应用前景。非常适
用于生产教学。通过 PLC 编程控制机械手的运动十分便捷，机械手根据指令可
以运动到相应位置进行工作。但需要在机械手的两侧设计挡块，限定机械手的活

动范围，使得机械手在小于 90°的范围内活动。如若出现故障，系统则会报警，
控制气动机械手立刻停止动作，保证了设备和人身的安全。
2. 驱动模块
驱动系统采用气动驱动的方式，由辅助装置及动力调节装置组成，具有安全

性高，体积小，短时高速动作的优点，采用外接气泵通过输气管道给机械手提供
源源不断的气源。
3. 执行机构模块
（1）立柱

立柱起支撑手臂的作用，手臂可在立柱上升和下降，升降由磁感应器控制决
定，同时手臂可以左右回转。立柱和基座相连固定在工作台上，可设计成固定或
能行走的基座上。基座支撑了整个机械手以及物料，采用质量轻，强度高的材料。
基座的设计还与机械手的位置摆放相关联，当传动部分安装在机架后方部分，则

控制部分安装在基座的上方。这样摆放的优点在于将传控部分开，缓震性比较好，
且保护机械手远离高温腐蚀的环境。零件的维修更换周期也更短，使得实训设备
的使用寿命更长。
（2）手臂

手臂部分用于支撑手腕、手爪及物料。带动手爪去抓取物料，通过系统控制
将物料搬运到指定位置。为防止机械手手臂伸缩运动时绕轴线运动，保证手爪运
动方向，可安装导向装置，从而提高手臂的导向性和手臂的刚性。本设计中的物
料质量一般较小，采用细长，刚性较好的材料。

（3）手腕
手腕是连接手臂和手爪的部分，可用于调整被抓取物料的位置。手腕部分要

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