plc控制机械手毕业论文

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1、第一章绪论1.1机械手应用背景与意义机械手也被称为自动手，构成机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持性型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需要六个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂[1]。机械手作为现代工业领域中应用作为广泛的产品应用于工

2、业生产自动化当中，机械手是可以仿照人手的部分动作，根据相应的程序要求进行自动抓取和搬运的自动装置。它可以代替人工来进行大量的重复而单调并且是高精度的工作，同时可以提高生产自动化水平和生产效率，尤其是在极端恶劣的条件下能够代替人工的意义重大[2]。在机械工业中，应用机械手的主要目的有：（1）可以提高生产过程的自动化程度。应用机械手，有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器装配的自动化程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本；（2）可以改善劳动条件、避免人身事故。在高温、高压、低温、低压、灰尘、噪声、臭味、有放射性或有他有毒性污染以及工作空间狭窄等场合中，用人手直接操作时有危险或根本

3、不可能的，而应用机械手可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善；（3）在一些简单、重复、特别是较笨重的操作中，以机械手代替人手进行操作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故；（4）可以减少人力，并便于有节奏的生产应用机械手代替人手进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此在自动化机床和综合加工自动化生产线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏进行生产[3]。随着我国工业的跨越式发展，机械手作为工业生产及装备制造业中处在及其重要的位置。在工业生产和装备制造领域中充当着非常重要的角色，尤

4、其是它能代替人工在有害环境中进行操作以保护工人的生命安全，在各个领域都有机械手的影子：机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普通；在装配作业应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件；在劳动条件差，单调重复易于疲劳的工作环境，可代替人的劳动；可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等；宇宙及海洋的开发；军事工程及生物医学方面的研究和实验[4]。1.1机械手应用的国内外发展的现状机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人。机械手研究开始于20世纪中期，一方面，随着计算机和自动化技术的发展，特别是1964年第一台

5、数字计算机问世以来，大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的发展，这为机械手的开发奠定了基础；另一方面，核能技术的研究需要某些操作机械代替人处理放射性物质，在这一需求背景下，美国于1947年开发了遥控机械手，1948年又发了机械式主从机械手。机械手首先是由美国开始研制的，50年代以后，机械手逐步推广到工业生产部门，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。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动

6、作示教，机械人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机机器人，现在的机器人差不多都采用这种控制方式。1958年美国联合控制公司研制出第一弹机械手铆接机器人。作为机器人产品最早的实用机型是1962年美国AMF公司推出的“ERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。我国机械手起步于20世纪70年代初期，经过30多年发展，大致经历了3个阶段：70年代萌芽期，80年代的开发期和90年代的应用期。在我国，机械手市场份额大部分被国外机械手企业占据着。在国际强手面前，国内的机械手企业面临着相当大的竞争压力，由上海起，接着天津，吉林，哈尔滨，广州，昆明等十几个研究单位和院校分别开发

7、了固定程序，结合式，液压伺服型同用机械手，并开始了机械学（包括步行机构）、计算机控制和应用技术的研究，这些机械手大约1/3用于生产。经过80年代尤其是后5年的努力，吸引了160多个单位从事机械手及其相关技术的研究力量，形成了京津、东北、华东、华南等机械手技术地区和十几家优势单位，培养了一支2000多人的工业机械手设计，研制，应用队伍，造就了一批机械手专家，使我国工业机械手技术发展基本上可以立足于国