机械手发展及控制系统技术概述【文献综述】

本科毕业设计（论文）工业机械手模型基于PLC的控制系统软硬件设计文献综述院（系）：专业：班级：学生姓名：学号:2013年3月29日文献综述：工业机械手模型控制系统设计1工业技术的发展要求以知识为基础的社会对科学发展提出了强烈需求，综合国力的竞争已前移到基础研究，而且愈加激烈。

我国作为快速发展中的国家，更要强调基础研究服务于国家目标，通过基础研究解决未来发展中的关键、瓶颈问题。

遴选研究方向的原则为：对国家经济社会发展和国家安全具有战略性、全局性和长远性意义；虽暂时还薄弱，但对发展具有关键性作用；能有力带动基础科学和技术科学的结合，引领未来高新技术发展。

1.1我国工业发展规划前沿技术是指高技术领域中具有前瞻性、先导性和探索性的重大技术，是未来高技术更新换代和新兴产业发展的重要基础，是国家高技术创新能力的综合体现。

选择前沿技术的主要原则：一是代表世界高技术前沿的发展方向。

二是对国家未来新兴产业的形成和发展具有引领作用。

三是有利于产业技术的更新换代，实现跨越发展。

四是具备较好的人才队伍和研究开发基础。

根据以上原则，要超前部署一批前沿技术，发挥科技引领未来发展的先导作用，提高我国高技术的研究开发能力和产业的国际竞争力。

我国已把装备制造业作为当前最紧迫行业，面对各方面的挑战，装备制造业已不能与当前我国的发展水平同步了。

而机械手是集各项技术于一身的工业机器，它包含控制技术、新材料、传感与检测、电子信息与传输等。

我国重点发展的与机械手相关项目：1、传感器网络及智能信息处理重点开发多种新型传感器及先进条码自动识别、射频标签、基于多种传感信息的智能化信息处理技术，发展低成本的传感器网络和实时信息处理系统，提供更方便、功能更强大的信息服务平台和环境。

2、重大生产事故预警与救援重点研究开发矿井瓦斯、突水、动力性灾害预警与防控技术，开发燃烧、爆炸、毒物泄漏等重大工业事故防控与救援技术及相关设备。

3、智能感知技术重点研究基于生物特征、以自然语言和动态图像的理解为基础的“以人为中心”的智能信息处理和控制技术，中文信息处理；研究生物特征识别、智能交通等相关领域的系统技术。

机器人控制技术综述一、引言机器人自从20世纪60年代成为工业生产的主角，被广泛应用于生产线的各种领域。

由于机器人劳动强度小、准确性高等特点，其已经成为维持国家工业发展的不可或缺的存在。

但是在机器人的使用过程中，由于先进的控制技术尚不成熟，尤其是自主控制技术方面还存在许多难题。

因此，研究机器人的控制技术已成为当今机器人领域研究的重要领域。

二、机器人控制技术发展综述1.传统控制方法传统的机器人控制方法，主要依靠对机器人的运动轨迹进行规划，再根据轨迹的计算结果对机器人进行控制和运动。

这种方法基本适用于大部分工业机器人制造，但是也存在很大的局限性，例如面对复杂的环境时，常规的路径规划方式就会失效，导致机器人无法正常操作。

2.模糊控制方法模糊控制技术最早是由日本的津田恒美博士提出的。

在机器人控制中，模糊控制技术是指机器人在不具备精确的模型背景下，通过人类语言表达方式来描述机器人的控制系统，从而实现自主控制。

3.神经网络控制方法神经网络技术主要是通过模仿人类神经网络的学习方式使机器人获得类似于人类思考的能力。

当机器人接受到环境的信号时，它会按照设定好的规则对其进行分类处理，并优化运动的方法，从而可以按照智能的方式进行机器人的控制。

4.模型预测控制方法模型预测控制的基本思想是通过对环境的实时预测来规划机器人控制的路径，使其在行进过程中实现性能最优化。

这种控制方法需要在机器人中预测其行动结果，因此需要对机器人进行模型化，包括测量、状态判断和路径规划等。

5.强化学习控制方法强化学习是一种机器学习的方法，主要利用奖励和惩罚来调整机器人的行动过程。

就像奖励小孩学习一样，当机器人表现良好时会给予奖励，而当机器人的表现不佳时就会给予惩罚来调整其运动方式。

三、机器人控制技术应用场景1. 工业制造机器人是工业制造中不可或缺的存在。

在工业制造的生产线上，机器人可以精准的完成各项生产任务，大大提高生产效率，降低生产成本。

2. 空间探索机器人在航天领域有着重要的应用，它们可以在太空中探索星球、搜集资源、执行进一步的操作。

基于机器视觉的仿人三指放书机械手文献综述1、引言随着科技的发展，机器人技术是未来科技的发展方向,尤其是仿人机器人。

但是仿人机器人目前还只停留在实验室阶段，还无法成为一种大规模生产的产品为大家服务。

特别是仿人五指灵巧手，还只是实现了摆出各种动作，而正常的握持物体仍存在困难[1]。

基于此点，我们想设计制作一种多自由度仿人三指取书机械手，一取书动作简单，三指即可实现，而且图书重量并不大，拟实现仿人三指手的稳定握持；二实用性强，特别是此机械手可以帮助残疾人或手部不便利的老人取书架上的图书，制作成服务型机器人可投入量产服务大众。

为此，我们搜集了近几年的文献资料，为该项目的设计提供可行的方案。

机械手是指能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。

而仿人多指灵巧手是指模仿人类具有多个手指关节的可按照指令完成人手可以完成的动作的机械装置。

在研究仿人多指灵巧手的时候，会涉及机械设计、机电控制、控制系统、测试系统、材料力学等多个领域多个学科。

本文将从仿人多指灵巧手和机器视觉两个方面介绍当前的研究状况。

2、机械手研究发展概况目前，在日本和欧美等发达国家的工厂和企业中，工业机械手已经被广泛地运用来代替工人完成各类简单和重复性的工作。

这类工业机械手基本上是限定在特定的环境中完成单一的操作。

对于一些在繁重、危险、恶劣、极限或一般的环境下需要人手才能完成的复杂作业而言，例如捏、夹、推、拉、按、剪、切、敲等，普通的工业机械手则显得无能为力。

由于和人手一样带有五个手指和手掌及分布触觉机能的五指形灵巧手具有极强的功能和很高的通用性，它完全可以代替或帮助人类在各种场合下灵巧地完成各类复杂的作业。

例如，机械制造、化工生产、核电维修、军事战备、医疗手术扥。

因此，各发达国家的工厂正迫切地希望研制出高性能的通用型五指灵巧手来完成上述作业[2]。

据目前的资料，最早的多指形机械手出现于1962年[3]。

当时美国制造出来一种类似多指形机械手的手爪，由于该手仅仅是装配有多指的手抓，不能完成灵巧操作，因此它并不能算真正意义上的多指形灵巧手。

吉林化工学院文献综述300X200X120°物料机械手的设计300X200X120° Material mechanical arm design 性质： R毕业设计□毕业论文机电工程学院教学院：系机械电子工程系别：11410209学生学号：学生姓吉国光名：机自1102专业班级：指导教王集思师：职实验师称：起止日2015.3。

1~2015。

3.28期:吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology摘要：在工业生产中,为了提高劳动生产率和自动化程度，工业机械手被广泛应用。

工业机械手可以用于机床间传送工件；各类有自动夹紧、进刀、退刀和松开的功能半自动车床,上下料操作;还可以用于对人体有害的工作环境。

它具有对环境适应性强、持久耐劳、动作准确、通用性好、灵活性好等优点。

而工业机械手技术的高低更是一个国家工业发展水平的标志。

工业机械手的设计能较鲜明地体现机电一体化的设计构思.所谓机电一体化技术，是机械工程技术吸收微电子技术、信息处理技术、传感技术等而形成的一种新的综合集成技术。

工业机械手的设计更是对所学知识的综合运用。

本设计对程控通用机械手进行了较为详细的设计计算.分手部、手腕、手臂、液压驱动系统和电器控制系统五部分，每部分都对各部分的结构进行了较为详细的设计计算，根据要求及相关标准进行了部件材料和器件的选择。

关键词：机械手；手部;手腕；手臂引言:在当前的物料搬运设备中，可分为对大型物件和对小型物件.这两者的搬运设备选择主要针对搬运设备能提起的重量.对于小型物件而言，又可分为不易损坏和易损坏两个类型。

在之前的生产搬运过程中，传统的搬运设备往往不能满足易损坏物品的要求。

因为易损坏的物品对搬运设备的力度、精度、轨迹有着严格的控制，所以企业往往采用人工搬运的方式。

人工搬运虽然可以满足易损坏物件的安全，但是这种搬运方式往往效率低,费用高。

这阻碍企业实现自动化和提高自身竞争力。

机械手的设计与研究1。

国内外研究现状机械手起源于20世纪50年代，是基于示教再现和主从控制方式，能适应产品种类变更,具有多自由度动作功能的柔性自动化设备［3]，也是典型机电一体化产品.其中，通用机械手具有独立的控制系统，程序多变，动作灵活多变等特点，在中小批量的自动化生产中得到大量应用。

近年来，在我国,随着气动技术的迅速发展,气动元件及气动自动化技术已经越来越多的应用于机械手中，构成了气动机械手。

气动机械手的最大优势就是低成本,模块化和集成化[4］。

气动机械手包含感知部分,控制部分和主机部分三方面。

采集感应信号及控制信号均由智能阀岛处理；气动伺服定位系统代替伺服电机，步进马达或液压伺服系统；汽缸,摆动马达完成原来由液压缸或机械部分所做的执行动作。

主机部分采用了标准型辅以模块化的装配形式，使得气动机械手能拓展成系列化和标准化的产品.在国外，像日本，美国，德国等国家，以微型内置伺服电机作为控制系统主动力的精密机械手，则是世界自动化领域中更深高次的发展。

相对一般的工业领域机械手，这种精密型的机械手具有动作精度高,体积相对小巧,高度智能化的特点［5］，被广泛应用于水下精密作业，人体内部手术作业，农业果实采摘等领域。

由于这种类型的机械手更突出的要求是精密型,故其整体结构为多关节、多驱动型，每个关节都有独立伺服电机作为驱动源，这些伺服电机则由躯干内部的PLC等核心处理器做统一控制管理,以达到灵活多变的控制要求.现今使用的机械手主要可分为极坐标型机械手和关节型机械手，这两种机械手可以提供较大的工作空间[6］，恰好可以满足一般的机械手在工作空间上的要求.韩国最早开发的用于果实采摘的极坐标机械手臂，旋转关节可以自由移动，丝杠关节可以上下移动，从而使作业空间达到3m［7］.日本东都大学也在20世纪80年代研制出了5自由度关节型机械手[8］。

实验表明这种机械手在运动空间上虽然没有极坐标机械手到位，且末端执行器的可操作能力较低，但结构相对简单，工作更加灵活，在不需要较复杂操作的工作环境下,体现出一定优势［9]［10］.京都大学在此基础上又开发出了7个自由度的机械手［11］，解决了其相对极坐标机械手在工作空间上不足的缺点，在关节型机械手领域达到了一个更高的高度.机械手可以模仿人手的某些动作和功能，用固定的程序和轨迹完成抓取、搬运物件等操作.特别是在当前劳工紧缺，劳动力成本日益提高的社会背景下,机械手的使用可以替代人的繁重劳动，实现工业自动化的同时也大大减少了企业的生产成本，提高企业效益.同时，由于它可在高温、高压、多粉尘、易燃易爆、放射性等恶劣或危险环境下，替代人类作业保护工人的人身安全,因而被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能工业等部门［12］。

文献综述题目工业机械手及学生姓名丁金涛专业班级机械工程及自动化4班学号20080460205院（系）机械工程学院指导教师张瑞完成时间 2012年 03月 01日工业机械手及控制一．工业机械手概述用于再现人手功能的技术装置称为机械手。

机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。

在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。

工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。

机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。

工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。

他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。

机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。

机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的工具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。

尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。

在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的重视。

机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。

机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。

随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。

气动机械手文献综述摘要：随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点! 气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业" 本文就气动机械手的应用现状和发展前景作了简单概述关键词:气动技术气动机械手应用与发展0前言随着工业的机械化和自动化的发展和气动技术本身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。

近20年来，气动技术的运用领域快速拓宽，特别是在各种自动化生产线上得到广泛应用。

电气可编程控制技术与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活,性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气动技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展,现代控制理论的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点,国内外都在大力开发研究。

1气动机械手的国内外研究现状从各国的行业统计资料来看，近30多年来，气动行业发展很快.20世纪70年代，液压与气动元件的产值比约为9:1,而30多年后的今天，在工业技术发达的欧美、日本等国家，该比例已达到6:4，甚至接近5:5。

我国的气动行业起步较晚，但发展较快。

从20世纪80年代中期开始，气动元件产值的年递增率达20％以上，高于中国机械工业产值平均年递增率。

随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用,气动技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。

2气动机械手的发展前景和方向气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段之一。

在气动机械手的发展研究中有一下几个主要的方向和要求。

1)重复精度要求精度是指机器人、机械手到达指定点的精确程度，它与驱动器的分辨率以及反馈装置有关。

重复精度是指如果动作重复多次,机械手到达同样位置的精确程度。

机器人机械手技术综述一、引言机器人是现代高科技技术高度集成和融合的产物，它涉及机械、电子、控制、传感器、计算机、仿生学、人工智能、知识库系统以及认识科学等众多学科领域，是当代最具代表性的机电一体化技术之一[1]。

机械手是模拟人手的部分动作，按给定程序流程和技术要求实现自动抓取、搬运（码垛）或操作（装配、喷涂等）的自动机械装置。

随着我国工业自动化生产的迅速发展，可实现工件的加工、装配、传递等操作的自动化，已引起了人们广泛的重视。

在生产中应用工业机器人机械手可以提高自动化的生产水平和劳动生产率，可用工业机器人逐渐取代人工做某些单调、重复、繁重、危险的劳动。

针对工业机器人机械手结构进行深入研究，为了设计出结构最佳的机械手，对其进行力学分析是非常必要的。

对工业机器人机械手结构进行有限元建模及静力学和模态分析，这也是结构设计和分析所要研究的重要内容。

有限元法的基本思想是将结构离散化，用有限个容易分析的单元来表示复杂的对象，单元之间通过有限个节点相互连接，然后根据变形协调条件综合求解[2]。

有限元分析是目前应用最多，也是应用最广的结构优化设计。

有限元分析方法有较高的实用性,为工业机器人机械手结构的优化提供了理论基础。

本文采用有限元法进行机器人机械手结构的优化设计。

机器人的受力分析可分成静态分析和动态分析两大类，静态分析主要是研究关节处驱动扭矩与机械手臂杆之间的静力关系[3]。

动态分析的主要任务是讨论驱动力和机械手臂杆之间的运动关系，研究的主要目的是为了实现对机器人机械手的控制[3]。

对机器人进行有限元分析是为了检验机器人的结构设计是否满足强度和刚度要求，验证机器人机械结构设计振动稳定性要求，及时避免因结构设计不合理而造成的共振。

二、背景2000年日本HONDA（本田）公司诞生的“ASIMO”智能机器人，经过短短十多年发展迅速（如图1.1所示）。

ASIMO身高1.2m，可以双腿行走、跑步、爬楼梯，识别各种声音，还能够通过头部的照相机捕捉到的画面和事先设计好的程序进行图像处理[6]。

(2）控制系统的硬件结构
通过小组初步讨论决定控制计算机使用研华的主机，运动控制卡选用ADT(深圳众为兴）,电机选用伺服电机.
（3）控制系统的软件部分
主要采用VC进行编程，构建一个控制系统平台，在程序中给定坐标后，实现机械手从一点移动到另一点进行上下料的搬运工作。

之所以使用VC，一方面，ADT 的运动控制卡支持VC进行编程，另一方面,使用VC进行编程比较灵活,易于改进和变化。

(4)电路图部分
根据所选的硬件设备,使用Protel进行绘制.
三、作者已进行的准备及资料收集情况
在设计之前，翻阅了多篇关于机器人方面的书籍.对于控制系统的发展及其在机器人上的应用都有了相关的了解，这为建立机器人控制系统的模型做了一些前期准备工作.在此期间，还自学Protel和Solidworks等软件，为控制系统的电路设计和程序设计做好了准备。

还借了《单片机基础》、《48小时精通Solidworks2014》、《工业机器人》等书籍便于今后设计过程翻阅参考。

四、阶段性计划及预期研究成果
1.阶段性计划
第1周：阅读相关文献（中文≥10篇,英文≥1篇），提交文献目录及摘要。

第2周:翻译有关中英文文献，完成文献综述、外文翻译,提交外文翻译、文献综述.
第3~6周：控制系统总体设计，提交设计结果.
第7~11周：硬件元器件的选型、I/O口接线图，提交设计结果
第，12～14周：软件编程,装配图。

第15周：工程图绘制，工程图。

第16周撰写毕业设计说明书，提交论文，准备答辩。

工业，它的过去与未来1约翰霍兰德每年春天，大学和学院产生很多工科学生在令人兴奋的自主机器人领域找到了一席之地。

有些人选择他们认为可以获得此职位的技术学科，而另外一些进入了特别的学校，因为这些学校在机器人上提供程序和学位。

很少有人意识到，至少直到他们真正的开始工作，几乎不存在真正的这样的工作。

因此，那些最坚定的机器人工程师为了提供他们的思想生活最终走出去形成机器人公司。

坏消息是，对这些努力成功的统计数字是暗淡。

好消息是，为了赢得胜利金戒指仍然存在！我在这一章的目的是为了说明正在考虑探索的勇敢的心灵，有可能的话，给你如何面对商界的启示。

要意识到的最重要的东西是你至少在机器人设计上有你商业策略的创意。

如果这一挑战不能让你兴奋，它不是激发团队或者个人，就是浪费你的精力。

在这项技术的讨论中，我们不断重复观察到得模式。

这在生意上也是真的，所以抽出时间去研究过去，很可能有助于未来我们的成功。

为了了解我们再哪里，我们还必须明白，我们从何处来，又是如何走到这里。

1 机器人的历史今天,单词“机器人”是用来描述令人眼花缭乱的硬件和软件。

如果我们接受这个定义：一台机器可以通过编程做有用的工作，那么机器人的历史是用世纪来衡量而不是用年。

比如，约瑟夫在1801年发明了利用打孔卡编程的纺织机。

机器人这个名字不会再另外一个120年里被创造，然而，当捷克剧作家卡雷尔恰佩克利用“罗博陶”来形容一个机械仆人。

在捷克单词“罗博陶”是转换农奴和努力之间的事。

不久以后关于机器人的漫画，科幻书籍和电影开始出现，如果不是经济，机器人这个词在当地被牢固的建立。

人们通常认为现代工业机器人的发明人是乔治迪沃尔，在1954年创建了通用可编程机械手。

在1956年，德沃尔和恩格伯格形成尤尼梅申，从此一个产业诞生了。

恩格伯格虽然是一名工程师，他在促销宣传上也有天赋。

使用机器人一词描述这些机械臂后来才成为市场营销的新方法之一。

经过多年试图通过传统的工业销售营销渠道出售这些革命性的设备，恩格伯格带着公司的机器人之一出现在约翰尼卡森的“今夜秀”节目，反应是完全不可想象的。

文献综述题目机械手概述学院专业班级学号学生姓名任课教师一．前言部分：1.前言随着科学与技术的发展, 机械手的应用领域也不断扩大.目前, 机械手不仅应用于传统制造业如采矿,冶金,石油,化学,船舶等领域,同时也已开始扩大到核能,航空,航天,医药,生化等高科技领域以及家庭清洁,医疗康复等服务业领域中.如,水下机器人,抛光机器人,打毛刺机器人,擦玻璃机器人,高压线作业机器人,服装裁剪机器人,制衣机器人,管道机器人等特种机器人以及扫雷机器人,作战机器人,侦察机器人,哨兵机器人,排雷机器人,布雷机器人等军用机器人都是机械手应用的典型。

机械手广泛应用于各行各业.而且,随着人类生活水平的提高及文化生活的日益丰富多彩,未来各种专业服务机器人和家庭用消费机器人将不断贴近人类生活,其市场将繁荣兴旺。

2.相关概念机械手是一种模拟人手操作的自动机械。

它可按固定程序抓取、搬运物件或操持工具完成某些特定操作。

应用机械手可以代替人从事单调、重复或繁重的体力劳动，实现生产的机械化和自动化，代替人在有害环境下的手工操作，改善劳动条件，保证人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

20世纪40年代后期，美国在原子能实验中，首先采用机械手搬运放射性材料，人在安全间操纵机械手进行各种操作和实验。

50年代以后，机械手逐步推广到工业生产部门，用于在高温、污染严重的地方取放工件和装卸材料，也作为机床的辅助装置在自动机床、自动生产线和加工中心中应用，完成上下料或从刀库中取放刀具并按固定程序更换刀具等操作。

二．主题部分：1.历史它是在早期出现的古代机器人基础上发展起来的，机械手研究始于20世纪中期，随着计算机和自动化技术的发展，特别是1946年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。

同时，大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，又为机器人的开发奠定了基础。

另一方面，核能技术的研究要求某些操作机械代替人处理放射性物质。

文献综述随着工业突飞猛进的发展，机械手扮演着越来越重要的角色。

机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置。

机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。

(1)机械手的具体应用国内外机械工业、铁路部门中机械手主要应用于以下几方面：1.热加工方面的应用热加工是高温、危险的笨重体力劳动，很久以来就要求实现自动化。

为了提高工作效率，和确保工人的人身安全，尤其对于大件、少量、低速和人力所不能胜任的作业就更需要采用机械手操作2.冷加工方面的应用冷加工方面机械手主要用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时的上下料和刀具安装等。

进而在程序控制、数字控制等机床上应用，成为设备的一个组成部分。

最近更在加工生产线、自动线上应用，成为机床、设备上下工序联接的重要于段。

3.拆修装方面拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多的部门之一，促进了机械手的发展。

目前国内铁路工厂、机务段等部门，已采用机械手拆装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等，减轻了劳动强度，提高了拆修装的效率。

近年还研制了一种客车车内喷漆通用机械手，可用以对客车内部进行连续喷漆，以改善劳动条件，提高喷漆的质量和效率。

近些年，随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多的应用，工业机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。

(2)机械手的应用意义目前国内工业机械于主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。

因此，国内主要是逐步扩大机械手应用范围，重点发展铸锻、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件。

在应用专用机械手的同时，相应地发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合式机械手等。

将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，以及适于不同类型的夹紧机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不用的典型部件，即可组成各种不同用途的机械手。

本科毕业设计V 论文）文献综述院 ＜系）：电气信息工程学院 专 业： 电气工程与自动化 班级： 2008电气工程与自动化1班 学生姓名： 刘磊学号:2008105020432018年2月27日攀枝花学院Panzhihua University文献综述：基于PLC实现地机械手电气控制系统设计1刖言本课题是对机械手控制系统地设计•随着科学技术地发展，电气控制技术在各领域中得到越来越广泛地应用，在现代工业中，生产过程中地自动化已成为突⑷出地主题.而可编程序控制器（PLC＞以其可靠性高、灵活性强、使用方便等优越性迅速占领了工业控制领域,成为先进地、应用势头最强地工业控制器⑸.机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动地多功能机器，他有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中地工作•机械手地结构形式开始比较简单，专用性较强•随着工业技术地发展，制成了能够独立地按程序控制实现重复操作，适用范围比较广地“程序控制通用机械手”，简称通用机械手.由于通用机械手能很快地改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种地中小批量生产中获得广泛地引用•机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域,是一门跨学科综合技术[6].b5E2RGbCAP2主题机械手地发展是由于它地积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分地代替人工操作；其二、它能按照生产工艺地要求，遵循一定地程序、时间和位置来完成工件地传送和装卸；其三、它能操作必要地机具进行焊接和装配，从而大大地改善了工人地劳动条件，显著地提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化地步伐.因而,受到很多国家地重视，投入大量地人力物力来研究和应用.尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染地场合，应用地更为广泛.在我国近几年也有较快地发展，并且取得一定地效果.近年来,利用可编程序控制系统PLC以实现机械手控制已成为机械手电气控制地一种发展趋势. 可编程控制器，具有良好地可扩展性、价格低廉、指令功能强大、十分适合机械手控制系统中地应用•随着科技地发展,PLC应用日益广泛，以其传统方式不可比[6]拟地优势渐渐成为技术地趋势和主流.plEanqFDPw机械手一般分为三类.第一类是不需要人工操作地通用机械手，它是一种独立地不附属于某一主机地装置.它可以根据任务地需要编制程序，以完成各项规定工作.它地特点是除具备普通机械地物理性能外，还具备通用机械、记忆智能地三元机械•第二类是需要人工操作地，称为操作机•它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定地作业，后来发展到用无线电信号操作机械手来进行探测月球、火星等•第三类是专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用于解决机床上下料和工件传送.这种机械手在国外称为“ Mecha ni cal Ha nd ” ,它是为主机服务地，由主机驱动，除少数外,工作程序一般是固定地，因此是专用地[6].DXDiTa9E3d本课题要求设计地机械手模型可归为第一类，即通用机械手.在现代生产企业中，自动化程度较高，大量应用机械手.通过本次设计，可以增强对工业机械手地认识，同时并熟悉掌握PLC技术、位置控制技术、气动技术等工业控制常用地技术.RTCrpUDGiT2.1机械手控制系统地历史及现状在有大量物品搬运地生产现场，如果还使用传统地人工搬运方式既费时又费力，还不安全.机械手地出现大大减轻了工人地劳动强度，提高了效率，同时还保证了人员地安全•随着微电子技术、计算机和现代控制理论地不断完善，机械手技术也快速发展•传统地继电器控制地半自动化装置因设计复杂、接线繁杂、易受干扰,从而存在可靠性差、故障多、维修困难等问题，传统地继电器控制装置已不再适应市场经济地需要⑺.5PC Z VD7H X A传统靠继电器控制地机械手控制系统，外围设计复杂、接线繁杂，可靠性和稳定性差,且它们地体积较大、安装不够方便，更重要地是故障多、维修困难，外界设备多，成本高，因而越来越适应不了社会地要求•在对多类型、多通道信号同时进行检测和控制中，传统地控制系统能力有限•如何将计算机与各种设施、设备结合,简化人工操作并实现自动控制，满足社会地需求，成为一个很迫切地问题随着科学技术地发展，由PLC构成地机械手控制系统越来越多，控制地精度越来越高，因其使用方便、可以灵活改变控制方式等特点已经得到了广泛地应用[8].jLBHrnAlLg机械手首先是从美国开始研制地，日本是工业机械手发展最快、应用最多地国家,我国也陆续在工业中有所应用，但我国地自动化水平还有待提高•近年来，利用可编程序控制系统PLC以实现机械手控制已成为机械手电气控制地一种发展趋势.新型数字化、智能化PLC在工程中地应用具有极其重要地意义.可编程控制器,具有良好地可扩展性、价格低廉、指令功能强大、十分适合机械手控制系统中地应用.随着科技地发展,PLC应用日益广泛，以其传统方式不可比拟地优[13]势渐渐成为技术地趋势和主流.XHAQX74J0X2.2机械手控制系统地发展前景机械手在工业自动化生产中越来越重要，它地特点是可通过编程来实现各种预期地作业任务，在构造上兼有人和机器地各自优点，尤其体现了人地智能和灵活性.机械手作业地准确性和在各种环境下完成作业地能力，在国民经济中有广阔地发展前景•用机械手可以代替人从事单调、重复或者繁重地体力劳动•实现生产自动化和机械化，代替人在有害环境下地手工操作，改善劳动条件和保障人生安全.因此广泛运用机械制造、电子、原子能等部门.在工业生产和其他领域内，由于工作地需要，人们经常受到高温、腐蚀性以及有毒气体等因素地危害，增加了工人地劳动强度，甚至有生命地危险.自从机械手问世以来，相应地各种难题就迎刃而解了.机械手大大降低了工人地劳动强度，提高了工作效率，解放了劳动力.机械手地应用对人类生产有如此重要地作用，因此,机械手地设计与实现一直是人们研究地一大课题.随着工业机械手地研究制造和应用地扩大，国际性学术交流活动十分活跃，机械手作业地准确性和在各种环境下完成作业地能力，融入先进地人工智能，具有广阔地发展前景和市场空间.机械手作业地准确性和环境[11]中完成作业地能力，在国民经济领域有着广泛地发展空间[].LDAYtRyKfE2.3本课题存在问题及解决方案机械手控制系统若使用传统地继电器方案，硬件电路庞大，外围电路比较复杂，这种控制方式地故障几率高，不能实现自动控制，出现故障也难以及时发现和处理,工作时隐患较大.重要地是外界设备多，成本高,出现故障维修成本高.随着科学技术地发展，人们对机械手地安全性、可靠性、准确性地要求也越来越高，以继电器组成地控制方式实现机械手控制地方法已不能满足人们地需要.PLC控制由于其功能是由软件编程来实现地，相比于传统继电器控制，它地抗干扰能力、可靠性更高，故障率更低，更易于检测和排除故障，柔性更强,仅需对软件进行改变就可改变其控制功能⑻.Zzz6ZB2Ltk根据PLC地指令系统,各种各样地I/O接口、通信接口,大容量地内存及可靠地自身监控系统，让它拥有逻辑处理功能，数据运算功能，准确定时功能，中断处理功能，程序与数据储存功能，联网通信功能，自检测、自诊断功能.PLC这些功能是其他地电控器没有地，也是传统地继电器控制电路无法比拟地.通过对PLC进行软件编程就可以实现对机械手地控制,可操作性强[1].由于自身在PLC 知识方面地缺乏以及对机械手地认识地不足，在完成本课题地过程中可能遇到地困难主要集中在设备选择、各种硬件选择、控制程序设计、调试等方面.在这之前,首先应该做一些相关地知识储备，查阅相关资料，主动向老师请教[10].dvzfvkwMI13结语本课题是通过应用西门子S7-300系列PLC控制气动机械手地运行.伴随着电子技术地发展,PLC基于电子计算机，但并不同于普通计算机•普通计算机进行输入输出信息变换时，大多只考虑信息本身•而PLC则要考虑信息输入输出地可靠性，实时性，以及信息地实际运用，特别要考虑怎么适应于工作环境，比如便于安装,便于维护及抗干扰等问题•输入输出信息变换及可靠地物理实现，可以说是[3]PLC实现控制地基本要点.PLC可以通过它地外设或通信接口与外界交换信息.它地功能要比继电器控制装置多很多，也强大很多.工业机械手是近几十年发展起来地一种高科技自动生产设备[2].工业机械手也是工业机器人地一个重要分支他地特点是可以通过编程来完成各种预期地作业，在构造和性能上兼有人和机器各自地优点，尤其体现在人地智能和适应性•近年来,机械手在自动化领域地应用越来越广泛，机械手具有结构简单、造价较低、维护方便、速度快等特点.rqyn14ZNXI参考文献[1]张运刚，宋小春.PLC职业技能培训及视频精讲西门子STEP7.北京：人民邮电出版社2018.10EmxvxOtOco[2]柴瑞娟.西门子PLC编程技术及工程应用.北京：机械工业出版社，2007.3.[3]廖常初.S7-300/400 PLC应用技术北京：机械工业出版社，2005.1[4]谢丽萍，王占富，岂兴明.四门子S7-200系列PLC快速入门与实践.北京：人民邮电出版社,2018.5.SixE2yXPq5⑸吴中俊，黄永红.可编程序控制器原理及应用.北京：机械工业出版社，20044⑹ 李元文.工业机械手设计[M].北京：机械工业出版社，1996[7]史国生.PLC在机械手步进控制中地应用[J].中国工控信息网，2005.1[8]郭艳萍.基于PLC地工业机械手控制系统[J].仪表技术与传感器，2007.9<9 )：31-326ewMyirQFL[9]孙德胜.PLC操作实训<三菱).北京：机械工业出版社，2007.9.[10]柴瑞娟.西门子PLC编程技术及工程应用.北京：机械工业出版社，2007.3.[11]王永华.现代电气控制技术及PLC应用技术•北京航空航天大学出版社,2008[12]Siemens AG . LadderLogic(LAD> for S7-300 and S7-400 Programming RefereneeMa nual，2002. kavU42VRUs[13]廖常初.S7-200 PLC基础教程<第2版).北京：机械工业出版社，2009.2.[14]吴中俊，黄永红.可编程序控制器原理及应用.北京：机械工业出版社，2004.4.[15]Siemens AG.Standard Softwarefor S7-300 and S7-400 Standard Functions Part2 Reference Manual,2002 y6v3ALoS89。

文献综述1. 机械手概述工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。

机械手涉及到机械学、力学、自动控制技术、电器液压技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。

工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。

它的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。

机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。

机械手的快速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：一、它能部分的代替人工操作；二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、位置和时间来完成工件的传送与装卸；三、它能操作必要的工具进行装配和焊接，从而大大的改善了作业员的劳动条件，提高了劳动生产率，加快了实现工业生产机械化和自动化的步伐。

因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。

尤其是在高温、高压、噪音、粉尘以及带有放射性和污染的场合，应用更为广泛。

在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的重视。

机械手是一种能自动控制并可重新编程以变动的多功能机器，它有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。

机械手的结构形式开始比较简单，专用性比较强。

但随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。

由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的应用。

2. 机械手发展史现代工业机械手起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化。

机械手首先是从美国开始研制的。

1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。

它的结构是：机体上安装回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。