PLC三指机械手设计及在路锥收放装备中的应用(2)
在公路的文养工作期间,必需要保证摆放路锥工作人员的人身安全,因此如何避免由于公路文护而发生的交通事故一直是制约工作效率的最大问题。如今，在国内，文护路段的工作人员在作业时,路锥的收放还要依靠工人手工操作,缺少能够完成自动收放路锥的装置。这种人工的摆放和回收模式,不仅作业速度很慢,效率低下，而且工人暴露于危险的交通环境下,安全系数极低。至此，国内已经发生许多由于人工的路锥铺设而发生的交通事故。但是在大多数发达国家,公路的文护作业早已经应用了自动的铺设路锥方式，并且自动化技术已经相对成熟许多。
本着对路锥收放过程中节约人力、减少劳动量、提高工作效率的原则, 最重要的是出于对工作人员的安全考虑，路锥自动收放装置的研究有迫切必要。目前，已经采用机械手来收放路锥。用机械手在交通繁忙的公路段执行路锥收放任务，大大提高了路锥应用的自动化程度, 同时较大的提高了铺设效率，节省了许多人力物力，并且保障了文护养护人员的生命安全。
1.2 课题国内外现状
1.2.1 国外发展
1.2.2 国内发展
1.3 机械手发展趋势
1.4 综述
锥收放总体来说可分为五个过程：存放位置-导轨-码垛机器人-收放机械手-路面，五个步骤的循环完成路锥收与放的整个过程。本次课题旨在研究三指机械手的设计与在路锥收放机构中的应用，即结合设计出的三指机械手完成放路锥的机构[10]。
为了顺利完成路锥收放的工作，本文采用4关节和末端执行器的开链式机械手，主要由回转体、大臂、小臂以及手部组成[11]。拥有控制、驱动和反馈的系统以及结合执行机构的机械手，能够更加精确地按照既设程序完成任务[12]。
机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成[13]。
手部是用来抓持物件的部件。根据被夹持工件的使用需要，大体来说有三种形式：夹持型、托持型和吸附型[14]。
运动机构，使机械手完成各种转动，以此来改变机构的空间位置，多个机构相配合完成规定的的动作，用以改变所抓取物件的位置等状态。为了能够让机械手抵达空间任意位置完成抓取任务，需要至少6个自由度[15]。
通过电机进行控制，几个电机相互间相配合完成设定好的动作。核心是微控制芯片，对其编程来实现各种运动进而实现各种功能。
路锥自动收放机构的研究有很现实的意义，进去二十一世纪，尤其是最近几年，交通事故频发，其中有很多是由于防护措施不当造成的，仅路锥的收放这一环节就能体现出目前我国交通发展的问题。随着交通流量的增加，速度的提升，相应的配套设施也应该随其发展，不只是路锥这一方面，路面的文护休整都可以实现机械化的自动运行，需要一代又一代的努力。对此，需要做得是满足设计的基本要求，提出简练的设计方案，应用适用于公路文护的要求。
2 路锥收放机械手总体设计
2.1 路锥收放机械手总体方案
2.1.1 技术要求
路锥收放系统设计是为了用于在道路文护过程中，减轻工作人员的工作量，提高安全性。为了实现此机械手的通用性，机械手系统需要满足一些技术指标，道路规范以及交通规定。本次机械手设计要求有以下几点：
（1）路锥分为两种（PVC与橡胶），橡胶路锥又分两种：喷漆橡胶路锥，贴膜反光路锥。本次采用橡胶路锥为标准路锥LZ-101，参数：高度700mm，底部400*400mm，重量3Kg。
（2）根据交通安全规定，路锥收放间距为7-10m，路锥与路锥车间距20cm。路锥车速2-5km/h。