在一个信息爆炸的时代，总结是我们从海量信息中筛选有效内容的重要手段。注意总结的逻辑性和连贯性，避免信息和思路的跳跃和矛盾。以下是总结撰写的一些技巧和要点，供您参考和借鉴。

机械手设计论文篇一

一、实验目的：

通过对一个三自由度气动机械手的控制程序的设计，熟悉基于plc的类似机械手机器人的控制特点，掌握其设计方法，设计思路，为今后工作中plc的应用打下基础。

二、实验装置：

随着生产自动化程度的提高，机械手和机器人已经越来越多的应用到工业生产当中，本实验是使用plc控制一部三自由度气动机械手，这部机械手有4个动作，手抓的抓取和放松，上下移动，前后移动，左右摆动。由4个气缸分别控制。

三、实验要求：

1、熟悉plc对气动系统的控制元件—电磁阀的控制方法。

2、按照设定的动作顺序使机械手动作：

节拍的控制使用时间原则，每个节拍为5秒。

四、实验过程：

2、画出气动系统原理图。

3、气动系统接线。

4、plc控制程序设计。

5、控制系统接线并调试。

五、实验报告：

1、整理出plc控制程序梯形图。

2、总结程序编写和调试中的经验和体会。

改变动作顺序和动作节拍修改程序并调试成功。

机械手设计论文篇二

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。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。

我国现有机器人研究开发和应用工程单位200多家,其中从事工业机器人研究和应用的有75家,共开发生产各类工业机器人约800台,90%以上用于生产中,引进工业机器人做应用工程的约500台[1]。

计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。在经济全球化的浪潮中，降低人力成本，提高生产率，缩短订单处理时间等已成为生产企业的不断追求。为了达到这一目标，它们越来越依赖于新一代的硬件和软件系统。近年来，由于个人计算机(简称pc)的高速率和对硬件与软件的几乎无限制的开放，使得pc的应用迅猛增长。将pc机cpu的高速处理性能和良好的开放性引入到计算机控制领域，形成了基于pc的控制系统。

随着计算机控制技术在机械手应用中的不断深入，具有独立控制器、程序可变、动作灵活、定位精度高、适用于可变换品种中小批量自动化生产的通用机械手得到迅速发展[2]。各国大企业工业机械化生产过程不同程度实现了工业机械手的计算机控制。

1.2机械手、计算机的发展趋势及其优点。

工业机械手的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。它能部分地代替人工操作;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;能制作必要的.机具进行焊接和装配从而大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

广泛采用工业机械手，不仅可以提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。

自从1981年ibm公司进入微型计算机领域推出了ibm-pc以后，计算机的发展开创了一个新的时代——微型计算机时代。微型计算机的迅速、大规模的应用与普及，使计算机真正广泛地应用于工业、农业、科学技术以及社会生活与日常生活的各个方面[3]。计算机以其更高标准平台的网络、高级的控制算法、广泛的数据库操作、在一个平台上的hmi功能、集成自定义的控制程序、复杂的过程模拟、很高的cpu处理速度、内存需求超出plc规格、多重协议接口、无线存取、控制规律灵活多样，改动方便、控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制、能够实现数据统计和工况显示，控制效率高、控制与管理一体化，进一步提高自动化程度等诸多优点使得行业对计算机的接受程度越来越高。

2总体方案论证。

2.1机械系统。

本设计以实验室的5自由度机械手臂为模型进行设计。

现对其机械系统结构叙述如下：

各转动关节采用步进电机作为动力源，步进电机不直接驱动转轴，而是安装在转轴旁边，利用差动变速原理使用适当比例的齿轮基于带齿皮带传动，有效增大机械手臂扭矩从而增强机械手臂的负载能力。

2.2驱动系统。

步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式，正是这个特点，步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。不过步进电机在控制的精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统的闭环控制的直流伺服电动机。在精度不是需要特别高的场合就可以使用步进电机，步进电机可以发挥其结构简单、可靠性高和成本低的特点。使用恰当的时候，甚至可以和直流伺服电动机性能相媲美，步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机在很多领域得到应用。

所以本设计的机械手驱动部分采用步进电机驱动。

底座安装有4个开关电源，4个步进电机驱动器，其中包括转动基座、臂、腕、钳旋转4转动轴的步进电机驱动器。臂腔内有肘、钳开合2个步进电机驱动器，转动基座、臂、肘、腕、钳旋转决定了机械手的可操作角度和范围。手臂的终端配备可灵活张合的机械钳，可对物体进行拾放。其中腕、钳转动共用一个开关电源，肘、钳开合共用一个开关电源。

整个系统使用220v50hz市电电源。

2.3控制系统。

控制器是整个系统的核心，其处理能力与整个系统的快速性、稳定性、准确性密切相关。对于控制器的选择提出两种方案论证：

方案一：采用计算机+板卡的方式对机械手进行控制。

优缺点：优点是便于实现生产信息化，设计相对较简单，可实现很复杂的运动控制，但计算机稳定性程度不够高，可能出现死机等情况。

方案二：控制器采用plc来控制现场的步进电机。

优缺点：优点是生产安全可靠、提高产品质量及产量、控制环境污染、降低工人劳动强度、提高设备的运转率及劳动生产率。由于plc有着极大的灵活性，易于模块化，当机械手工艺流程改变时，只要对i/o点的接线稍做修改，程序中做简单补充、修改即可[4]。缺点是使系统设计多了一个环节，增加设计工作量，增加成本。

最终方案确立：plc是以微处理器为核心的数字式、电气自动控制装置，其实质是一种工业控制专用plc。机械手的控制系统的可靠性要求比较高、环境比较恶劣，所以采用方案二。

3硬件方案设计。

设计方案采用集成了步进电机驱动器包含转动基座、臂、腕、钳转动、钳开合5自由度步进电机动力源机械手，晶体管输出型plc对步进电机输出脉冲实现机械手运动控制。

现场总线采用profibus-dp通讯方式;其优点在于有国际标准做保证，经实际应用验证具有普遍性。目前广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等领域。

工业控制计算机运行组态通过profibus-dp网络对plc、机械手运行情况进行检测、监视及控制，并采用opc接口将系统接口开放方便其它设备连入实现统一监控、管理，利用数据库软件与组态软件的连接将生产数据归档供其它部门调用。

通过现场上位工业控制计算机、触摸屏(或控制柜)、远程厂长计算机三种方式对机械手的运行情况进行组态监控，其中上位工业控制计算机还将完成对现场数据的采集、归档供其它部门调用，系统的结构使得系统具有开放的接口可以方便地接入其它支持现场总线的控制终端，实现工厂生产的网络化、信息化，同时保证各个控制终端互不影响，易维护，尤其是利用角位移传感器实现了对机械手故障的报警，保证机械手的稳定、安全运行。

3.2步进电机驱动器。

使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如图3-3步进电机驱动过程图：

脉冲信号的产生：

脉冲信号一般由单片机或cpu产生，一般脉冲信号的占空比为0.3-0.4左右，电机转速越高，占空比则越大。

信号分配：

感应子式步进电机以二、四相电机为主，二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种，具体分配如下：二相四拍为,步距角为1.8度;二相八拍为,步距角为0.9度。四相电机工作方式也有二种，四相四拍为ab-bc-cd-da-ab,步距角为1.8度;四相八拍为ab-b-bc-c-cd-d-ab,(步距角为0.9度)。

功率放大：

功率放大是驱动系统最为重要的部分。步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流(而样本上的电流均为静态电流)。平均电流越大电机力矩越大，要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。因而不同的场合采取不同的的驱动方式，到目前为止，驱动方式一般有以下几种：恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等。

为尽量提高电机的动态性能，将信号分配、功率放大组成步进电机的驱动电源。二相恒流斩波驱动电源与单片机及电机接线图如图3-4步进电机驱动器连接图：

说明：

cp：接脉冲信号(负信号，低电平有效)。

opto：接+5v。

free：脱机，与cpu地线相接，驱动电源不工作。

dir：方向控制，与cpu地线相接，电机反转。

vcc：直流电源正端。

gnd：直流电源负端。

a：接电机引出线红线。

b：接电机引出线黄线。

步进电机及其驱动器、开关电源的选型：

表3-1步进电机及其驱动器的选型。

根据所使用的电机型号的需求，对开关电源选型如表3-3开关电源的选型：

表3-4开关电源的选型。

4软件方案设计。

整体编程思路：本设计采用控制柜和计算机两种方式对机械手进行运动控制，其中控制柜的控制方式是采用按钮进行点动控制，即在控制柜面板上设置有各关节的控制按钮各两个，每个关节的两个按钮分别控制该关节的两个相反方向的运动，按钮采用自锁型按钮，即当按下某个按钮时，机械手相应关节开始运动，再按一次该按钮，机械手停止运动，当按下该关节的另一个按钮时，该关节开始相反方向的运动，再按一次该按钮，机械手停止运动，要注意的是需要在程序中使两个按钮互锁，避免两个按钮同时按下发生程序运行紊乱。

同时控制柜上有一个自锁型按钮用来切换控制柜控制方式和计算机控制方式，这样，当计算机发生死机等故障时，按下该按钮可将控制方式切换为控制柜控制方式。

4.2变量统计。

根据以上工艺要求，初步统计各种i/o点、v交换区数据统计、中间继电器统计、状态位统计分别如表：

表4-1i/o点统计。

4.3plc程序编写。

程序流程图如图4-1程序流程图：

shape*mergeformat。

图4-1程序流程图。

melsoft系列gxdevelopment程序的编写：

1:大腰的程序。

2：爪的程序。

3：腕的程序。

4：自动程序：

结束语。

本系统以计算机为主完成对机械手的运动监控。机械手的直接控制机构为plc，当上位机出现死机等故障时不影响整个系统的运行，可通过现场的控制柜进行控制。上位机除了点动控制外还借助于位置传感器的输入可进行角度输入控制机械手的精确定位。同时将机械手的位置信息通过位置传感器检测并传送到plc的v区并使用这些信息进行实时检测及数据归档，提供对机械手运行情况的历史纪录及查询。

在设计中我们使用profibus-dp通讯协议，方便了以后扩展系统设备及功能，不至造成因扩展需要使整个系统重新设计制作的浪费。

存在问题：由于机械手的运动为三维运动，采用上位组态监控时无法做到真正的实时画面模拟，只能以平面的方式完成对机械手运动的部分控制。

建议：采用组态软件与三维制作软件结合进行组态监控。

机械手设计论文篇三

施工企业应成立专门的机械管理机构，制定各种规章制度和工程机械用表，监督指导项目部的机械管理工作。

根据工期负责对机械设备进行采购、租赁，并优化配置以保证机械以最高效率来完成生产。

项目部也应增设机械管理组，负责对本项目部的机械管理工作，同时抓好生产一线的机械管理，例如依据工程量合理安排机械，负责操作人员业绩考核，统计工作量等。

并注意机械各项常用数据的收集，为将来的机械配置和维修工作做好基础工作。

2.2实行规范作业，加强安全教育。

加强机械设备管理首先要提高人的思想素质，现代化和机械设备专业化技术程度，只有不断加强对广大员工专业知识和技能的培养，不断补充新知识、新理论、新方法，才能适应现代化发展的需要。

对于此，可以从以下几个方面入手：第一，要求机械设备管理人员在开展工作的过程中应规范自身操作行为，并在操作规程的基础上对设备展开使用;第二，机械设备管理人员应通过培训等方式提高自身管理水平，最终将其应用于实际管理中，提高公路机械设备管理质量。

另外，机械设备管理人员应实现技术与纪律性并存，即在工作开展的过程中，应有效掌控机械设备使用管理规章内容，并对其进行严格遵守;第三，为了加强公路工程机械设备管理人员的安全意识，施工单位应定期安排管理人员参加相应的培训，进而通过培训的形式提高其安全意识，避免安全事故的发生。

工程安全问题的发生将严重影响到公路工程施工的整体质量和效益，因而在开展公路工程施工的过程中，施工企业要加强安全教育。

同时也应在施工现场布置多种形式的安全防护措施，从根本避免事故的发生对机械设备管理人员人身安全造成一定的影响。

2.3加强预防检查，科学维护保养。

实践证明，加强预防检查是提高公路工程机械设备管理的有效途径之一。

因为若公路工程施工单位在工作开展的过程中能定期对设备进行检查，那么将及时发现问题的源头所在，并对其进行有效的解决，从而由此减小问题的产生对设备正常运行所造成的影响。

因而在公路工程施工过程中，施工单位应给予其高度的重视。

并要求工程机械设备管理人员在开展工作的过程中也应将其落到实处，做好预防检查。

预防检查分为日常维护和巡检两个部分。

在日常维护中，要求机械设备管理人员要定期对设备展开维护工作，并将其维修情况记录下来，便于日后维护工作的展开。

而巡检环节的实施，要求机械设备管理人员要定期对设备的零件、完好度等方面进行检查，确保设备运行安全。

另外，在公路工程机械设备管理中，科学维护保养也是至关重要的，公路工程机械设备管理人员切不可盲目展开维修工作。

比如公路施工现场出现的润滑油更换时不讲牌号、更换的周期不按时等不科学的作法，虽然其后果不会立即显现出来，但却严重影响设备的有效使用寿命。

总之，为在工程施工中充分发挥机械设备的作用，必须重视施工机械管理。

切实执行机械设备使用和维修管理规定，同时根据工程的实际特点，优化管理制度，保证设备的正常运转，才能为工程施工任务的顺利完成提供保障。

对于此，要求公路施工管理部门必须构建相应的考核制度，以此来规范公路施工机械设备管理行为的规范性，为当今公路施工工作的展开打下良好基础，并由此为人们的出行带去较大的便利。

参考文献：

[1]王辉坡。

[2]秦英。

[3]高润松。

[4]田少民。

【2】解决筑养路机械设备管理问题的有效对策。

摘要。

引言。

筑养路机械设备管理的有效应用，不仅可以对筑养路机械设备进行监督和控制，还可节约机械设备成本，促使施工企业经济效益提升，推动施工单位在竞争日益激励的市场环境中良好发展创造条件。

而目前诸多施工单位所落实的筑养路机械设备管理工作存在这样或那样的问题，使其应用效果降低，这不利于保证机械设备有效应用，更不利于公路建设的高质量完成。

所以，施工单位应注意强化筑养路机械设备管理。

机械手设计论文篇四

学院名称机电工程系。

专业班级xxxxxxx。

学生姓名xxxx。

学号xxxx。

指导教师xxx。

填表时间：年3月22日。

填表说明。

1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的.依据材料之一。

2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。

3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用a4纸打印。

5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。

1

2

3

4

机械手设计论文篇五

随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求，由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，使机械手技术快速发展，其中气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组件价格低廉、维修方便和系统安全可靠等特点，已渗透到工业领域的各个部门，在工业发展中占有重要地位。本文讲述的气动机械手有气控机械手、xy轴丝杠组、转盘机构、旋转基座等机械部分组成。主要作用是完成机械部件的搬运工作，能放置在各种不同的生产线或物流流水线中，使零件搬运、货物运输更快捷、便利。

一四轴联动简易机械手的结构及动作过程。

机械手结构如下图1所示，有气控机械手(1)、xy轴丝杠组(2)、转盘机构(3)、旋转基座(4)等组成。

其运动控制方式为：(1)由伺服电机驱动可旋转角度为360°的气控机械手(有光电传感器确定起始0点)；(2)由步进电机驱动丝杠组件使机械手沿x、y轴移动(有x、y轴限位开关)；(3)可回旋360°的转盘机构能带动机械手及丝杠组自由旋转(其电气拖动部分由直流电动机、光电编码器、接近开关等组成)；(4)旋转基座主要支撑以上3部分；(5)气控机械手的张合由气压控制(充气时机械手抓紧，放气时机械手松开)。

其工作过程为：当货物到达时，机械手系统开始动作；步进电机控制开始向下运动，同时另一路步进电机控制横轴开始向前运动；伺服电机驱动机械手旋转到达正好抓取货物的方位处，然后充气，机械手夹住货物。

步进电机驱动纵轴上升，另一个步进电机驱动横轴开始向前走；转盘直流电机转动使机械手整体运动，转到货物接收处；步进电机再次驱动纵轴下降，到达指定位置后，气阀放气，机械手松开货物；系统回位准备下一次动作。

二控制器件选型。

为达到精确控制的目的，根据市场情况，对各种关键器件选型如下：

1.步进电机及其驱动器。

本驱动器可提供整步、改善半步、4细分、8细分、16细分、32细分和64细分7种运行模式，利用驱动器面板上六位拨码开关的第1、2、3三位可组合出不同的状态。

2.伺服电机及其驱动器。

机械手的旋转动作采用松下伺服电机a系列小惯量msma5aza1g，其额定输出50w、100/200v共用，旋转编码器规格为增量式(脉冲数2500p/r、分辨率10000p/r、引出线11线）；有油封，无制动器，轴采用键槽连接。该电机采用松下公司独特算法，使速度频率响应提高2倍，达到500hz；定位超调整定时间缩短为以往松下伺服电机产品v系列的1/4。具有共振抑制功能、控制功能、全闭环控制功能，可弥补机械的刚性不足，从而实现高速定位，也可通过外接高精度的光栅尺，构成全闭环控制，进一步提高系统精度。具有常规自动增益调整和实时自动增益调整两种自动增益调整方式，还配有rs-485、rs-232c通信口，使上位控制器可同时控制多达16个轴。伺服电机驱动器为a系列msda5a3a1a，适用于小惯量电动机。

3.直流电机。

可回旋360°的转盘机构有直流无刷电机带动，系统选用的是北京和时利公司生产的57bl1010h1无刷直流电机，其调速范围宽、低速力矩大、运行平稳、低噪音、效率高。无刷直流电机驱动器使用北京和时利公司生产的bl-0408驱动器，其采用24～48v直流供电，有起停及转向控制、过流、过压及堵转保护，且有故障报警输出、外部模拟量调速、制动快速停机等特点。

4.旋转编码器。

在可回旋360°的转盘机构上，安装有omron公司生产的e6a2增量型旋转编码器，编码器将信号传给plc，实现转盘机构的精确定位。

5.plc的选型。

根据系统的设计要求，选用omron公司生产的cpm2a小型机。cpm2a在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制、中断输入、脉冲输出、模拟量设定和时钟功能等。cpm2a的cpu单元又是一个独立单元，能处理广泛的机械控制应用问题，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品。完整的通信功能保证了与个人计算机、其它omronpc和omron可编程终端的通信。这些通信能力使四轴联动简易机械手能方便的融合到工业控制系统中。

三软件编程。

1.软件流程图。

流程图是plc程序设计的基础。只有设计出流程图，才可能顺利而便捷地编写出梯形图并写出语句表，最终完成程序的设计。所以写出流程图非常关键也是程序设计首先要做的任务。依据四轴联动简易机械手的控制要求，绘制流程图如图2所示。

2.程序部分。

由于论文篇幅有限，这里只列出了开始两段程序，供读者参阅，见图3。

四结束语。

四轴联动简易机械手的各个动作和状态都由plc控制，不仅能满足机械手的手动、半自动、自动等操作方式所需的大量按扭、开关、位置检测点的要求，更可通过接口元器件与计算机组成plc工业局域网，实现网络通信与网络控制。使四轴联动简易机械手能方便地嵌入到工业生产流水线中.

机械手设计论文篇六

摘要：主要从工业机械手的发展现状、机械手的应用、机械部分的设计对工业机械手设计研究等方面进行阐述。

工业机械手在工业生产中起到重要作用,工业机械手在实际工作过程中,必须提高机械手设计的职能,根据企业的实际需要进行科学,合理的进行工业机械手设计,能为企业的发展提供服务职能。工业机械手是一种机械技术与电子技术相结合的高技术产品。采用工业机械手是提高产品质量与劳动生产率,实现生产过程自动化,改善劳动条件,减轻劳动强度的一种有效手段。它是一种模仿人体上肢的部分功能,按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术装备。

1工业机械手的发展现状。

1.1驱动方式发展现状。

现在的工业机械手驱动方式,大多采用电机驱动。电机驱动的工业机械手,具有精度高、驱动力大、响应快等优点。同时采用电机驱动,必须使用减速机构,因此,采用电机驱动方式的机械手的成本,会大大高于其他方式驱动的,因而限制了电机驱动机械手的应用。随着气动技术的高速发展,又由于气压驱动具有其他驱动方式所没有的一些优点,如成本低、高性价比、无污染、结构简单、抗干扰能力强等,因而越来越多的工业机械手,采用气动控制,因而气动技术也得到了迅速发展。

1.2定位精度发展现状。

在气动技术发展初期,由于技术的不成熟,利用气压驱动的工业机械手的定位精度很低,更无法实现在任意位置的起停,只能靠气缸两个终点位置来实现定位,或者采用多位气缸,而多位气缸的定位长度,也已经由气缸的行程确定,同样无法实现机械手在任意位置的起停。如果要多加一个定位位置,或者是要改变预先确定的两个定位位置之间的距离,则需要另外再设计一个多位气缸,这样就会导致气缸的滑块导向机构更加复杂。所以,早期的气动工业机械手不能实现任意位置的定位,因此限制气动工业机械手的发展。

2.1合单机实现自动化。

生产上出现的许多高效专用加工设备(如各种专用机床等),如果工件的装卸等辅助作业,继响人工操作,不仅会增加工人劳动强度,同时亦不能充分发挥专用设备的效能,必然会影响劳动生产率的提高。若采用机械手代替人工上、下料,则可改变上述不相适应的情况,实现单机自动化生产,并为实现多机床看管提供了条件,如:自动机床及其上下料机械手、冲压机械手、注塑机及其取料机械手等。

2.2组成自动生产线。

在单机自动化的基础上,若采用机械手自动装卸和输送工件,可使一些单机连接成自动生产线。目前在轴类和盘类工件的生产线上,采用机械手来实现自动化生产尤为广泛。如:轴类加工自动生产线及其上下料机械手、盘类加工自动生产线及其机械手、齿轮加工机床的上下料机械手等。

3.1手部。

机械手的手部,是用来抓持工件(或工具)的部件。手部抓持工件的迅速、准确和牢靠程度,都将直接影响到机械手的工作性能,是机械手的关键部件之一。

1)手部总体确定。手部是承担抓取刀具的机构,由手指传力机构和驱动装置等组成,是机械手的重要组成部分之一。根据被抓起部件的材料、形状、尺寸以及一些特性的不同,此机械手部分为手指式。2)驱动力的计算。手指夹持工件所需要驱动力的大小,在同一夹紧力的条件下,随所采用的传动结构的不同而异。但其计算方法都是按照具体的传动机构进行力的分析,根据力系平衡原理来进行的。

3.2手腕。

机械手的手腕连接于手和手臂之间,用于调整手的方向。此机械手能旋转任何角度,所以手腕能分别独立的绕x、y、z轴向实现转动,即实现手×腕的任何角度的'伸缩和转动。

手腕回转的驱动力距m通常计按下式计算:。

m摩———手腕支撑处的摩擦阻力矩(n·m);。

m偏——工件重心偏置的偏置力矩(n·m);。

m惯——手腕运动的惯性力矩(n·m)。

3.3手臂。

手臂部是机械手的主要执行部件,其作用是支承手部,主要用来改变刀具的位置。手部在空间的活动范围,主要取决于臂部的运动形式。手臂部的运动和结构形式,对机械手的工作性能有着较大的影响。设计时应注意下列几点:。

1)刚度要好。要合理选择臂部的截面形状和轮廓尺寸。实践证明,空心杆比实心杆刚度大得多。常用钢管作臂部和导向杆,用工字钢和槽钢作支承板,以保证有足够的刚度。2)偏重力矩要小。偏重力矩是指臂部的总重力对其支承或回转轴所产生的力矩。其对臂部的升降运动和转动,均将产生影响,设计时应使臂部各部分的质量分布合理,以减少其偏重力矩。3)自重要轻,惯量要小。由于机械手在高速情况下经常起停和换向,为了减少在运动状态变化时所产生的冲击,除了必须采取有效的缓冲装置外,还要力求结构紧凑,自重轻,以减少惯性力。

参考文献。

[1]何兰.工业机械手研究及应用[j].电子世界,(23):141.

[2]刘少丽.浅谈工业机械手设计[j].机电工程技术,(7):186.

[3]姚二民,王新杰,蒿洛山.轻质杆套类物品传送用工业机械手[j].机械研究与应用,(2):35.

[4]转子加工线应用工业机械手[j].中小型电机技术情报,1975(6):2.

[5]日本对工业机械手的研究应用简况[j].科技简报,1978(7):29.

机械手设计论文篇七

这次为期六个月的毕业顶岗实习是我顺利完成大学所有课程以及参与社会实践活动很重要的一部分。在就业指导处老师帮助下我在xxx科技集团参加毕业顶岗实习。可以说我在这里的顶岗实习中学到了很多在课堂没学到的知识，受益匪浅，为毕业之后顺利就业奠定了良好的基础。

xxxx园区，位于烟台开发区，现有员工近8万人，工业总产值居于xxx在大陆八大工业园区的第三位，仅次于xxxx园区，将建设成为山东半岛最大的xx产品工业基地。目前园区内主要有xx和xx两大事业群。

我的顶岗实习岗位是xxx事业群cnp组装xx线完成品检查，在师傅和同事的帮助下，我顺利完成了各项生产、检测任务，通过不懈的努力和出色的表现，得到了领导和同事的一致认可。

二、主体。

2、1顶岗实习目的。

2、11毕业顶岗实习是我们机械制造与自动化专业知识结构中不可缺少的组成部分，并作为一个独立的项目列入教学计划中的。通过本次顶岗实习使我能够从理论高度上升到实践高度，更好的实现理论和实践的结合，为我以后的工作和学习奠定初步的基础。

2、12可以使我们通过顶岗实习获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面;同时毕业顶岗实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，使我能够亲身感受到由一个学生转变到一个职业人的过程。逐步实现由学生到社会的转变。

2、13培养当代大学生具有吃苦耐劳的精神，也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能;体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们以后的工作，奠定十分必要的基础。

2、2顶岗实习单位及岗位介绍;。

2、21顶岗实习单位简介。

xxxxx科技集团简介：

xxxxxx位于烟台开发区，现有员工近8万人，工业总产值居于xxx陆八大工业园区的第三位，仅次于深圳上海园区，将建设成为山东半岛最大的xx产品工业基地。目前园区内主要有xxx和xxx两大事业群。xxx烟台科技园20xx年开始进行投资设厂前置筹备工作，20xx年7月正式投产运营。xxx科技集团以实力创效益，以效益谋发展，以发展营造规模，以规模换取口碑，以口碑造声势，以强大声势进军市场，以实力赢得了世界五百强企业之称号。

企业的经营理念：爱心、信心、决心。

企业的从业精神：融合、责任、进步。

企业的成长定位：长期、稳定、发展、科技、国际。

企业的文化特征：辛勤工作的文化;。

负责任的文化;。

团结合作且资源共享的文化;。

有贡献就有所得的文化。

企业的核心竞争力：速度、品质、技术、弹性、成本。

2、22岗位介绍。

我们生产的产品名称是xxx,是一种高端游戏机，是为日本企业代做的产品。我从事的岗位是完成品检查，隶属于检测段，是组装段与后测试段的过度，有着至关重要的作用。我的工作就是把待检测品从流水线上取下来，然后放在完成品检查治具上，拉合把手，启动电源，待被检查品进入检测画面后，按照画面的提示操作，严格按照sop作业，直到出现xxx画面。然后关闭电源，把被检查物从完成品检查治具上取出，放回流水线。在检查过程中，可能出现各种情况的不良现象。如xxx为电池没电了，需要更换电池，在这个过程中必须关机。要是出现其他代码，需写不良品票，按照公司的要求详细、认真填写不良品票。如xxxx,这样的填写不良品票，送修就行了!

2、3顶岗实习内容及过程。

2、31了解过程。

起初，刚进入车间的时候，车间里的一切对我来说都是陌生的。车间里的工作环境还好，就是人特别多，车间也非常大，有1000多平方。呈现在眼前的一幕幕让人的心中不免有些茫然，即将在这较艰苦的环境中工作6个月。第一天进入车间开始工作时，所在线体的线长、多能工给我安排工作任务，分配给我的任务是跟着一名叫茌良志的老员工学习完成品检查，我按照师傅教我的方法，运用完成品检查治具开始慢慢学着检查该产品，在检查的同时注意操作流程及有关注意事项等。毕业顶岗实习的第一天，我就在这初次的工作岗位上检查产品，体验首次在社会上工作的感觉。在工作的同时慢慢熟悉车间的工作环境。

作为初次到社会上去工作的学生来说，对社会的了解以及对工作单位各方面情况的了解都是甚少陌生的。一开始我对车间里的各项规章制度，安全生产操作规程及工作中的相关注意事项等都不是很了解，于是我便阅读顶岗实习单位下发给我们的员工手册，向线体里的师傅、员工同事请教了解工作的相关事项，通过他们的帮助，我对车间的情况及生产组装产品、检查产品等有了一定的了解。车间的工作实行两班制(a、b班)，两班的工作时间段为：早上7:10至晚上7:10,晚上7:10至早上7:10.车间的所有员工都必须遵守该上、下班制度。

2、摸索过程。

对车间里的环境有所了解熟悉后，开始有些紧张的心开始慢慢平静下来，工作期间每天按时到厂上班，上班工作之前先到指定地点等待副线长集合员工开会强调工作中的有关事项，同时给我们分配工作任务。明确工作任务后，则要做一下工作前的准备工作，于是我便到我们工站的工具存放区找来一些工作中需要用到的相关用具(比如：不良品票，手指套，防静电手套，静电环、产品标识单等)。在机台位置上根据sop(员工作业指导书)上的操作流程进行正常作业，我运用工作所需的治具将流水线上的产品检测好，并将检测完毕的产品放回流水线，进行下一道工序。另外在工作中，检测生产出的产品有时会出现异常(比如：彩屏、黑屏、不读卡、开机断电等)。出现上述情况时，要按照规定的程序填写不良品票，交给线外人员送修。

在工作期间有些产品的检测难度较大。第一次检查可能ng,这是需要追加四次检测，在这四次当中出现一次ng,视为不良，不能像良品一样放回流水线，需要单独放置在规定的地点。为了提高检测效率，避免ng的发生，于是我便向同工站的员工同事交流，向他们请教简单快速的检测方法与技巧。运用他们介绍的操作方法技巧慢慢学着检测这有难度的产品，从中体会检测产品的效果。同时在加工中保持一颗积极乐观的心态，也有利于提高工作的效率。在平时工作过程中也要不断摸索检测产品的有效方法和技巧。有时在摇杆按键测试工站，对怎样高效率的检测不太明白，此时，我便向员工同事学习，向他们请教正确的摇杆按键测试方式，另外也可以询问品管(品质管理员)，按品管提供的要求进行生产、检测产品。

2、实际操作。

经过一段时间的完成品检查、摇滚按键检查、lcd&key、tp校正及产品老化的学习，我对车间产品的检测的整个流程已有了一个较详细的了解与熟悉。对有些常出现的不良现象和代码也比较熟悉了，对不良产品的识别力也有所提高了，检测产品的效率也在不断提高。上班期间，接受线长、副线长和多能工分配的工作任务，在自己的工作区认真地进行作业。当出现一些小的问题和困难时，先自己尝试着去解决，而当问题较大自己独自难以解决时，则向线长、多能工反映情况，请求他们帮助解决。在他们的帮助下，出现的问题很快就被解决了，我有时也学着运用他们的方法与技巧去处理些稍简单的问题，慢慢提高自己解决处理问题的能力。在解决处理问题的过程中也不断摸索出解决治具小故障的方法途径。这样从而让我在工作时的自信心不断增强，对工作的积极性也有所提高。

在所用的治具不出现大的故障的情况下，在确保产品质量的基础上尽自己的努力提高工作的效率。尽量让生产出的产品数量达到班产要求的数量，以便完成生产任务。每次下班之前，将自己工作区域内的卫生打扫干净，垃圾放入垃圾袋中并放到相应的位置，把工作桌面和地面上的.物品用具收拾摆放好。就这样一天的全部工作内容也就完成了，嘿!这工作任务也较艰巨的啊!

2、顶岗实习期工作总结和收获。

顶岗实习期间，我对顶岗实习企业的cnp组装sok生产的整个操作流程有了一个较完整的了解和熟悉。虽然顶岗实习的工作与所学专业没有很大的关系，但顶岗实习中，我拓宽了自己的知识面，学习了很多学校以外的知识，甚至在学校难以学到的东西。

在顶岗实习的那段时间，让我体会到从工作中再拾起书本的困难性。每天较早就要上班工作，晚上较晚才下班回宿舍，深感疲惫，很难有精力能再静下心来看书。这更让人珍惜在学校的时光。

此次毕业顶岗实习，我学会了运用所学知识解决处理简单问题的方法与技巧，学会了与员工同事相处沟通的有效方法途径。积累了处理有关人际关系问题的经验方法。同时我体验到了社会工作的艰苦性，通过顶岗实习，让我在社会中磨练了下自己，也锻炼了下意志力，训练了自己的动手操作能力，提升了自己的实践技能。积累了社会工作的简单经验，为以后工作也打下了坚实的基础。

机械手设计论文篇八

摘要：文章中主要讲述了在机械的实际操作过程中用来帮忙完成上下料的机械手的相关机械结构，并且以直流力矩电动机驱动的具有三自由度的工业机械手为实例研究了其控制系统的相关软、硬件的设计。

关键词：工业机械手;plc控制;直流力矩电动机。

目前，我国的科技发展迅速，加工制造行业也越来越趋向于自动化，在机械加工、机械制造行业已经普遍运用机械手来帮助完成工作，机械手大部分是用于自动安装及自动包装工作，还用来帮忙上下料这种高重复性的工作。plc控制技术不断发展，使用其的益处越发明显，尤其是在控制系统的结构、是否可靠、是否灵活等方面都有其特有的优势，所以，现在的plc控制技术已经普遍运用到自动化生产的控制工作中了，它可以帮助不同的机械完成自动化操控，下面文章中主要阐述了由plc控制的工业机械手的系统的设计过程。

1机械手系统组成与工作原理。

下面文章中主要以三自由度机械手为研究对象具体阐述工业机械手的设计，这种类型的机械手灵活、自由，能够对机械手的各个部位进行独立控制。机械手的设计结构大致是：机械手的腰关节主要是为了帮助机身在平面上实现旋转动作，此部位的驱动电机属于直流力矩电机，这一类型的电机结构属于三级齿轮减速传动结构，由于这种传动结构的构造简单，所以它工作起来的效率很高，并且准确度高。肩关节的主要结构是悬臂梁式的结构，工作原理是通过直流力矩电机带动涡轮副杆完成传动工作。肘关节的主要结构是摆动螺旋式的结构，这一关节的特点是比较稳定、构造简单。并且这一关节的电机也是直流力矩电机。

在实现以上三个关节活动的过程中，机械手采用的是电位器反馈的方式来完成对各关节运动位置的判断，电位器安装在腰关节驱动系统的末级齿轮中心轴同轴，肩关节蜗杆轴以及肘关节连接销轴同轴。其顺序控制形式是通过plc电位控制来实现，比如要完成腰关节从静止位置到旋转一个设定的角度这个动作，plc控制系统其通过输出电路驱动负责腰关节的直流力矩电机旋转从而带动该关节机械转动，到达设定的角度位置时候，电位器检测到该位置的反馈信号，plc控制系统判断机械手已经完成了目标指令，其控制输出回路断电，驱动电机旋转停止，则腰关节正好到达程序命令的转动位置，则plc自动进入下一步程序进行动作输出。

2控制系统硬件结构。

根据上文提到的各关节动作控制完成方式可以看出，plc控制系统的设计应包含输入电路、输出电路以及控制系统本身三个部分。

2.1输出电路。

作为输出电路的执行部件，直流力矩电机在线性度以及反应速度方面具有其它电机无法比拟的优势，同时该类型电机也可以满足长期运行在低速甚至堵转的工作状态。

为了满足plc对各关节动作的顺序控制，输出电路对电机控制通常采用开关控制的形式，只要使用符合控制要求的继电器输出型plc，就能使用该plc对直流电机进行直接的驱动，从而从电路设计角度就大大简化了控制系统的复杂程度，这种设计结构非常直接，plc内部程序得到执行指令后，其设定用于控制动作输出的继电器线圈得点，相应串接在电机驱动回路的继电器触点out闭合，执行电机得电开始转动，带动执行元件按照设计的运动方式进行运动，直到接受到完成系统指令后，继电器触点out打开，电机驱动回路断开，电机停转等待下一个指令。如同常用电路一样，电机控制回路也可以通过桥式以及分级的接线方式来实现对电机正反转和顺序控制。

2.2输入电路。

plc控制系统的输入量in直接取自安装在机械手各个关节的电位器，电位器的安装位置需要根据规定的机械手动作范围来设定，当机械手的动作范围到达设定的某个位置时，对应位置的电位器其输出的模拟电压信号直接反馈给plc控制系统，plc通过比较给定位置的.电位与接受到位置电位的大小来判断，当达到设定值时，plc内部程序驱动相应结点的输出电路动作，来实现该指令执行的完毕，从而转入下一指令。in点的内部设有光电耦合电路，来实现内外部强电弱电的隔离。一旦活动关节在执行指令时候电位器返回的信号与设定的范围比较失败，则程序自动判断执行失败，该关节返回到初始位置后，该程序重新被执行，这种回路的设计从硬件层面保护了机械部件，避免电机将执行机构错误的拖入不应该的位置而造成设备损坏。

2.3选择plc。

在确定了控制系统的外部输入输出电路之后，接下来就可以进行输入输出方式的设计阶段，决定plc选型的主要参数就是满足输入输出方式所需要的输入点、输出点、内部用于延时的时间继电器数量。在本次的plc选型的过程中，考虑到这种机械手有12个输入点，9个输出点以及7个用于延时的时间继电器，综合考虑到造价成本以及后续拓展需要，方案选择日本欧姆龙公司生产omron-c28p型plc。这种plc完全能满足三自由度工业机械手的顺序控制要求。

3控制系统软件设计。

控制系统的软件设计按照以下六步的顺序进行：

1)确定系统顺序控制次序及功能;。

2)制定输入输出分配表;。

3)建立适合系统的控制关系;。

4)绘制梯形逻辑分析图;。

5)编译代码程序;。

6)通过终端输入到plc主机.

plc顺序控制系统软件必须满足以下三个原则：

3)系统总开关断开，全部动作停止，在原位置待命。

4结语。

基于plc控制的工业机械手不仅能够实现三自由度机械手各关节独立以及整体运动，完成生产线上下料的自动循环，同时综合控制系统还能完成多个机械手之间的协同配合，从而完成料物的连续搬运。同时该系统在运行过程中，也可以根据实际需要进行操作指令调整，满足了系统对实际应用的需要，维护简单。

参考文献：

[1]高钟毓.机电一体化系统设计[m].北京：机械工业出版社.

[2]孙兵，赵斌，施永辉..基于plc的机械手混合驱动控制[j].液压与气动，

机械手设计论文篇九

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。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。

我国现有机器人研究开发和应用工程单位200多家,其中从事工业机器人研究和应用的有75家,共开发生产各类工业机器人约800台,90%以上用于生产中,引进工业机器人做应用工程的约500台[1]。

计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。在经济全球化的浪潮中，降低人力成本，提高生产率，缩短订单处理时间等已成为生产企业的不断追求。为了达到这一目标，它们越来越依赖于新一代的硬件和软件系统。近年来，由于个人计算机(简称pc)的高速率和对硬件与软件的几乎无限制的开放，使得pc的应用迅猛增长。将pc机cpu的高速处理性能和良好的开放性引入到计算机控制领域，形成了基于pc的控制系统。

随着计算机控制技术在机械手应用中的不断深入，具有独立控制器、程序可变、动作灵活、定位精度高、适用于可变换品种中小批量自动化生产的通用机械手得到迅速发展[2]。各国大企业工业机械化生产过程不同程度实现了工业机械手的计算机控制。

1.2机械手、计算机的发展趋势及其优点。

工业机械手的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。它能部分地代替人工操作;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;能制作必要的.机具进行焊接和装配从而大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

广泛采用工业机械手，不仅可以提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。

自从1981年ibm公司进入微型计算机领域推出了ibm-pc以后，计算机的发展开创了一个新的时代——微型计算机时代。微型计算机的迅速、大规模的应用与普及，使计算机真正广泛地应用于工业、农业、科学技术以及社会生活与日常生活的各个方面[3]。计算机以其更高标准平台的网络、高级的控制算法、广泛的数据库操作、在一个平台上的hmi功能、集成自定义的控制程序、复杂的过程模拟、很高的cpu处理速度、内存需求超出plc规格、多重协议接口、无线存取、控制规律灵活多样，改动方便、控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制、能够实现数据统计和工况显示，控制效率高、控制与管理一体化，进一步提高自动化程度等诸多优点使得行业对计算机的接受程度越来越高。

2总体方案论证。

2.1机械系统。

本设计以实验室的5自由度机械手臂为模型进行设计。

现对其机械系统结构叙述如下：

各转动关节采用步进电机作为动力源，步进电机不直接驱动转轴，而是安装在转轴旁边，利用差动变速原理使用适当比例的齿轮基于带齿皮带传动，有效增大机械手臂扭矩从而增强机械手臂的负载能力。

2.2驱动系统。

步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式，正是这个特点，步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。不过步进电机在控制的精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统的闭环控制的直流伺服电动机。在精度不是需要特别高的场合就可以使用步进电机，步进电机可以发挥其结构简单、可靠性高和成本低的特点。使用恰当的时候，甚至可以和直流伺服电动机性能相媲美，步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机在很多领域得到应用。

所以本设计的机械手驱动部分采用步进电机驱动。

底座安装有4个开关电源，4个步进电机驱动器，其中包括转动基座、臂、腕、钳旋转4转动轴的步进电机驱动器。臂腔内有肘、钳开合2个步进电机驱动器，转动基座、臂、肘、腕、钳旋转决定了机械手的可操作角度和范围。手臂的终端配备可灵活张合的机械钳，可对物体进行拾放。其中腕、钳转动共用一个开关电源，肘、钳开合共用一个开关电源。

整个系统使用220v50hz市电电源。

2.3控制系统。

控制器是整个系统的核心，其处理能力与整个系统的快速性、稳定性、准确性密切相关。对于控制器的选择提出两种方案论证：

方案一：采用计算机+板卡的方式对机械手进行控制。

优缺点：优点是便于实现生产信息化，设计相对较简单，可实现很复杂的运动控制，但计算机稳定性程度不够高，可能出现死机等情况。

方案二：控制器采用plc来控制现场的步进电机。

优缺点：优点是生产安全可靠、提高产品质量及产量、控制环境污染、降低工人劳动强度、提高设备的运转率及劳动生产率。由于plc有着极大的灵活性，易于模块化，当机械手工艺流程改变时，只要对i/o点的接线稍做修改，程序中做简单补充、修改即可[4]。缺点是使系统设计多了一个环节，增加设计工作量，增加成本。

最终方案确立：plc是以微处理器为核心的数字式、电气自动控制装置，其实质是一种工业控制专用plc。机械手的控制系统的可靠性要求比较高、环境比较恶劣，所以采用方案二。

3硬件方案设计。

设计方案采用集成了步进电机驱动器包含转动基座、臂、腕、钳转动、钳开合5自由度步进电机动力源机械手，晶体管输出型plc对步进电机输出脉冲实现机械手运动控制。

现场总线采用profibus-dp通讯方式;其优点在于有国际标准做保证，经实际应用验证具有普遍性。目前广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等领域。

工业控制计算机运行组态通过profibus-dp网络对plc、机械手运行情况进行检测、监视及控制，并采用opc接口将系统接口开放方便其它设备连入实现统一监控、管理，利用数据库软件与组态软件的连接将生产数据归档供其它部门调用。

通过现场上位工业控制计算机、触摸屏(或控制柜)、远程厂长计算机三种方式对机械手的运行情况进行组态监控，其中上位工业控制计算机还将完成对现场数据的采集、归档供其它部门调用，系统的结构使得系统具有开放的接口可以方便地接入其它支持现场总线的控制终端，实现工厂生产的网络化、信息化，同时保证各个控制终端互不影响，易维护，尤其是利用角位移传感器实现了对机械手故障的报警，保证机械手的稳定、安全运行。

3.2步进电机驱动器。

使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如图3-3步进电机驱动过程图：

脉冲信号的产生：

脉冲信号一般由单片机或cpu产生，一般脉冲信号的占空比为0.3-0.4左右，电机转速越高，占空比则越大。

信号分配：

感应子式步进电机以二、四相电机为主，二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种，具体分配如下：二相四拍为,步距角为1.8度;二相八拍为,步距角为0.9度。四相电机工作方式也有二种，四相四拍为ab-bc-cd-da-ab,步距角为1.8度;四相八拍为ab-b-bc-c-cd-d-ab,(步距角为0.9度)。

功率放大：

功率放大是驱动系统最为重要的部分。步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流(而样本上的电流均为静态电流)。平均电流越大电机力矩越大，要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。因而不同的场合采取不同的的驱动方式，到目前为止，驱动方式一般有以下几种：恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等。

为尽量提高电机的动态性能，将信号分配、功率放大组成步进电机的驱动电源。二相恒流斩波驱动电源与单片机及电机接线图如图3-4步进电机驱动器连接图：

说明：

cp：接脉冲信号(负信号，低电平有效)。

opto：接+5v。

free：脱机，与cpu地线相接，驱动电源不工作。

dir：方向控制，与cpu地线相接，电机反转。

vcc：直流电源正端。

gnd：直流电源负端。

a：接电机引出线红线。

b：接电机引出线黄线。

步进电机及其驱动器、开关电源的选型：

表3-1步进电机及其驱动器的选型。

根据所使用的电机型号的需求，对开关电源选型如表3-3开关电源的选型：

表3-4开关电源的选型。

4软件方案设计。

整体编程思路：本设计采用控制柜和计算机两种方式对机械手进行运动控制，其中控制柜的控制方式是采用按钮进行点动控制，即在控制柜面板上设置有各关节的控制按钮各两个，每个关节的两个按钮分别控制该关节的两个相反方向的运动，按钮采用自锁型按钮，即当按下某个按钮时，机械手相应关节开始运动，再按一次该按钮，机械手停止运动，当按下该关节的另一个按钮时，该关节开始相反方向的运动，再按一次该按钮，机械手停止运动，要注意的是需要在程序中使两个按钮互锁，避免两个按钮同时按下发生程序运行紊乱。

同时控制柜上有一个自锁型按钮用来切换控制柜控制方式和计算机控制方式，这样，当计算机发生死机等故障时，按下该按钮可将控制方式切换为控制柜控制方式。

4.2变量统计。

根据以上工艺要求，初步统计各种i/o点、v交换区数据统计、中间继电器统计、状态位统计分别如表：

表4-1i/o点统计。

4.3plc程序编写。

程序流程图如图4-1程序流程图：

shape*mergeformat。

图4-1程序流程图。

melsoft系列gxdevelopment程序的编写：

1:大腰的程序。

2：爪的程序。

3：腕的程序。

4：自动程序：

结束语。

本系统以计算机为主完成对机械手的运动监控。机械手的直接控制机构为plc，当上位机出现死机等故障时不影响整个系统的运行，可通过现场的控制柜进行控制。上位机除了点动控制外还借助于位置传感器的输入可进行角度输入控制机械手的精确定位。同时将机械手的位置信息通过位置传感器检测并传送到plc的v区并使用这些信息进行实时检测及数据归档，提供对机械手运行情况的历史纪录及查询。

在设计中我们使用profibus-dp通讯协议，方便了以后扩展系统设备及功能，不至造成因扩展需要使整个系统重新设计制作的浪费。

存在问题：由于机械手的运动为三维运动，采用上位组态监控时无法做到真正的实时画面模拟，只能以平面的方式完成对机械手运动的部分控制。

建议：采用组态软件与三维制作软件结合进行组态监控。

将本文的word文档下载到电脑，方便收藏和打印。

机械手设计论文篇十

班级：机制专101。

学号：xxx。

学生姓名：xx。

1、课题来源。

移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。机械手越来越广泛的得到应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。近年来，机械手已发展成为柔性制造系统fms和柔性制造单元fmc中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。为此，我们把设计制作输送线上助力搬运机械手作为我们研究的课题。

2、研究的目的、意义。

2.1课题研究的目的。

现代汽车制造工厂的生产流水线，尤其是主要工艺的焊接生产线，大多采用了气动机械手。车身在每个工序的移动；车身外壳被真空吸盘吸起和放下，在指定工位的夹紧和定位；点焊机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊，都采用了各种特殊功能的气动机械手高频率的点焊、力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化，堪称是最有代表性的气动机械手应用之一。现在的机械手大多采用液压传动，液压传动存在以下几个缺点:。

且影响执行部分的运动平稳性及正确性。

(2)工作时受温度变化影响较大。油温变化时，液体粘度变化，引起运动特性变化。

(3)因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。

(4)为了减少泄漏，液压元件的制造工艺水平要求较高，故价格较高;且使用维护需要较高技术水平。

鉴于以上这些缺陷，本机械手拟采用气压传动，气动技术有以下优点:。

(1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，一般不需设置回收管道和容器:介质清洁，管道不易堵塞，不存在介质变质及补充的问题.

(2)阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小(一般仅为油路的千分之一)，空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。

(3)动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的压力和速度。气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。

(4)能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。

(5)工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及控制性能。

(6)成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。

而且对于不太复杂的机械手，用气动元件组成的控制系统己被接受，但由于气动机器人这一体系己经取得的一系列重要进展过去介绍得不够，因此在工业自动化领域里，对气动机械手、气动机器人的实用性和前景存在不少疑虑。

2.2课题研究的意义。

在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：

一、以提高生产过程中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的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。

二、以改善劳动条件，避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即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。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。

三、可以减轻人力，并便于有节奏的生产应用机械手代替人进行工作，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，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。

3、国内外研究现状和发展趋势。

3.1国内的研究现状。

工业机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。工业机械手延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高温等恶劣环境中工作：代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。目前主要应用与制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。工业机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统，实现生产自动化。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。

我国的工业机械手发展主要是逐步扩大其应用范围。在应用专业机械手的同时，相应的发展通用机械手，研制出示教式机械手、计算机控制机械手和组合式机械手等。可以将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不用的典型机构，组装成各种用途的机械手，即便于设计制造，又便于跟换工件，扩大了应用范围。目前国内机械手主要用于机床加工、锻造。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。所以，在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专业机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。

3.2国外研究现状。

国外机械手在机械制造行业中应用较多，发展也很快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如发生少许偏差时候，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定的成绩。

3.3发展趋势。

目前世界高端工业机械手均具有高精化，高速化，多轴化，轻量化等的发展趋势。定位精度可以满足微米及亚微米级要求，运行速度可以达到3m/s，良新产品可以达到6轴，负载2kg的产品系统总重已突破100kg。更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相互结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。同时，随着机械手的小型化和微型化，其应用领域将会突破传统的机械领域，从而向着电子信息、生物技术、生命科学及航空航天等高端行业发展。

4.发展前景及方向。

4.1重复高精度。

1.论文开题报告格式及如何写论文开题报告。

2.本科论文开题报告。

3.日语论文开题报告。

4.论文开题报告题目。

5.论文开题报告内容。

6.软件论文开题报告。

7.包装论文的开题报告。

论文开题报告。

9.论文的开题报告。

10.毕业论文开题报告会_开题报告。

机械手设计论文篇十一

机械手毕业设计是机械类专业的一个重要环节，也是一个技能和思维的考验。在这段时间里，我学到了很多知识，积累了很多经验，也收获了不少体会。今天，我就来分享一下自己的机械手毕业设计心得体会。

第二段：学到的知识。

在机械手毕业设计中，我首先学到的是机械原理和相关知识。在平时的学习中，这些知识的学习比较抽象，很难理解。但是在设计中，这些知识得到了很好的应用，让我更加深入地理解了机械原理的本质。同时，我还学到了大量的电子、传感器和控制方面的知识，这些知识的掌握对于今后的工作和个人发展都将有着重要的作用。

第三段：解决问题的能力。

在机械手毕业设计中，我运用了许多知识和技能，但更重要的是解决问题的能力。在设计中，难免会遇到一些问题，例如机械部件的不匹配、程序的错误等等。在这种情况下，我需要及时地找到问题的根源，制定解决方案并实施。这个过程既锻炼了我的思维能力，也提高了我的实践能力。

第四段：团队协作能力。

机械手毕业设计是一个团队项目，需要多个人的协作才能完成。通过这段时间的合作，我深刻地认识到了团队协作的重要性。在设计中，每个小组成员都有自己的分工和任务，需要互相协作才能顺利完成。通过这样的团队协作，我学会了如何与他人合作，如何相互沟通和协调，这对于我今后的人际交往和职业发展都将有着积极的影响。

第五段：总结。

在机械手毕业设计中，我学到了很多知识，积累了很多经验，收获了不少体会。知识是我们在毕业设计中的基础，解决问题的能力是我们在设计中的关键，团队协作是我们在设计中的必要。通过这样的毕业设计，我不仅学会了机械手的技术和知识，也提高了自己的实践能力和团队协作能力。在今后的生活和工作中，我将继续努力，发挥自己的潜力和能力，为自己的未来开创更美好的道路。

机械手设计论文篇十二

摘要：氨制冷系统压力管道主要应用于冷冻业，其中压力管道是设备安全监管的核心内容，而影响管道安全的是焊接接头的质量，本文主要是对氨制冷压力管道焊接接头进行缺陷及显微组织检测，分析焊接缺陷产生的原因，以及对管道安全的危害，并提出提高氨制冷管道焊接质量的建议。

关键词：氨；制冷；压力管；焊接；质量；检测；分析。

1氨制冷压力管道结构和技术性能。

氨制冷系统主要是由螺杆压缩机组、高效卧式冷凝器、储氨器、排液桶、低压循环桶、屏蔽氨泵、中间冷却器、吊顶冷风机、集油器、紧急泄氨器、高效卧式蒸发器、氨液分离器等组成。氨制冷压力管道主要用于输送氨液和氨液，是通过氨泵进行加压强制供应，在连接低压排液桶到蒸发器，然后回到冷凝器中，形成一个封闭循环系统。所以氨制冷压力管道很重要，它承受着压力、温度、载荷的随时变化。氨制冷压力管道主要是由安全管道、热氨管道、吸气管道、液体管道、油管道、平衡管道、放空管道、排液管道等组成的。

机械手设计论文篇十三

摘要：主要从工业机械手的发展现状、机械手的应用、机械部分的设计对工业机械手设计研究等方面进行阐述。

关键词：工业机械手;设计;研究;。

工业机械手在工业生产中起到重要作用,工业机械手在实际工作过程中,必须提高机械手设计的职能,根据企业的实际需要进行科学,合理的进行工业机械手设计,能为企业的发展提供服务职能。工业机械手是一种机械技术与电子技术相结合的高技术产品。采用工业机械手是提高产品质量与劳动生产率,实现生产过程自动化,改善劳动条件,减轻劳动强度的一种有效手段。它是一种模仿人体上肢的部分功能,按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术装备。

1工业机械手的发展现状。

1.1驱动方式发展现状。

现在的工业机械手驱动方式,大多采用电机驱动。电机驱动的工业机械手,具有精度高、驱动力大、响应快等优点。同时采用电机驱动,必须使用减速机构,因此,采用电机驱动方式的机械手的成本,会大大高于其他方式驱动的,因而限制了电机驱动机械手的应用。随着气动技术的高速发展,又由于气压驱动具有其他驱动方式所没有的一些优点,如成本低、高性价比、无污染、结构简单、抗干扰能力强等,因而越来越多的工业机械手,采用气动控制,因而气动技术也得到了迅速发展。

1.2定位精度发展现状。

在气动技术发展初期,由于技术的不成熟,利用气压驱动的工业机械手的定位精度很低,更无法实现在任意位置的起停,只能靠气缸两个终点位置来实现定位,或者采用多位气缸,而多位气缸的定位长度,也已经由气缸的行程确定,同样无法实现机械手在任意位置的起停。如果要多加一个定位位置,或者是要改变预先确定的两个定位位置之间的距离,则需要另外再设计一个多位气缸,这样就会导致气缸的滑块导向机构更加复杂。所以,早期的气动工业机械手不能实现任意位置的定位,因此限制气动工业机械手的发展。

2.1合单机实现自动化。

生产上出现的许多高效专用加工设备(如各种专用机床等),如果工件的装卸等辅助作业,继响人工操作,不仅会增加工人劳动强度,同时亦不能充分发挥专用设备的效能,必然会影响劳动生产率的提高。若采用机械手代替人工上、下料,则可改变上述不相适应的情况,实现单机自动化生产,并为实现多机床看管提供了条件,如:自动机床及其上下料机械手、冲压机械手、注塑机及其取料机械手等。

2.2组成自动生产线。

在单机自动化的基础上,若采用机械手自动装卸和输送工件,可使一些单机连接成自动生产线。目前在轴类和盘类工件的生产线上,采用机械手来实现自动化生产尤为广泛。如:轴类加工自动生产线及其上下料机械手、盘类加工自动生产线及其机械手、齿轮加工机床的上下料机械手等。

3.1手部。

机械手的手部,是用来抓持工件(或工具)的部件。手部抓持工件的迅速、准确和牢靠程度,都将直接影响到机械手的工作性能,是机械手的关键部件之一。

1)手部总体确定。手部是承担抓取刀具的机构,由手指传力机构和驱动装置等组成,是机械手的重要组成部分之一。根据被抓起部件的材料、形状、尺寸以及一些特性的不同,此机械手部分为手指式。2)驱动力的计算。手指夹持工件所需要驱动力的大小,在同一夹紧力的条件下,随所采用的传动结构的不同而异。但其计算方法都是按照具体的传动机构进行力的分析,根据力系平衡原理来进行的。

3.2手腕。

机械手的手腕连接于手和手臂之间,用于调整手的方向。此机械手能旋转任何角度,所以手腕能分别独立的绕x、y、z轴向实现转动,即实现手×腕的任何角度的伸缩和转动。

手腕回转的驱动力距m通常计按下式计算:。

m摩———手腕支撑处的摩擦阻力矩(n·m);。

m偏——工件重心偏置的偏置力矩(n·m);。

m惯——手腕运动的惯性力矩(n·m)。

手臂部是机械手的主要执行部件,其作用是支承手部,主要用来改变刀具的位置。手部在空间的活动范围,主要取决于臂部的运动形式。手臂部的运动和结构形式,对机械手的工作性能有着较大的影响。设计时应注意下列几点:。

1)刚度要好。要合理选择臂部的截面形状和轮廓尺寸。实践证明,空心杆比实心杆刚度大得多。常用钢管作臂部和导向杆,用工字钢和槽钢作支承板,以保证有足够的刚度。2)偏重力矩要小。偏重力矩是指臂部的总重力对其支承或回转轴所产生的力矩。其对臂部的升降运动和转动,均将产生影响,设计时应使臂部各部分的质量分布合理,以减少其偏重力矩。3)自重要轻,惯量要小。由于机械手在高速情况下经常起停和换向,为了减少在运动状态变化时所产生的冲击,除了必须采取有效的缓冲装置外,还要力求结构紧凑,自重轻,以减少惯性力。

参考文献。

[1]何兰.工业机械手研究及应用[j].电子世界,(23):141.

[2]刘少丽.浅谈工业机械手设计[j].机电工程技术,(7):186.

[3]姚二民,王新杰,蒿洛山.轻质杆套类物品传送用工业机械手[j].机械研究与应用,(2):35.

[4]转子加工线应用工业机械手[j].中小型电机技术情报,1975(6):2.

[5]日本对工业机械手的研究应用简况[j].科技简报,1978(7):29.

机械手设计论文篇十四

在现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效的办法；控制机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75%是小批量生产，金属加工生产批量中有四分之三有50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。从这里看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而生产的。并且在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。机械手一般由耐高温，抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。

可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。

机械手采用plc控制，具有可靠性高，改变程序灵活等优点。无论进行时间控制还是控制或混合控制，都可以通过设置plc的程序实现。可以根据机械手的动作顺序改变程序，是机械手通用性更好。

采用气压传动，动作迅速，反应灵敏，能实现过载保护，便于自动控制。工作环境适应性好。阻力损失和泄露减少。不会污染环境，造价低。

一、形状不同的气缸、气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物品轻轻地吸住，运送到指定目标位置气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。

课程设计说明书设计目的及主要内容。

2.1设计目的。

1、培养plc设计能力；

2、扩展知识结构；

3、培养综合运用能力；

4、是课堂教学的有益补充。通过本次课程设计，进一步加强自己对机械手和plc的认识，以及它们在生活中广泛应用。

2.2主要内容。

3.1操作要求。

气动机械手的动作示意图如图1所示，气动机械手的功能是将工件从a处移送到b处。控制要求为：

4、机械手的夹钳的松开、夹紧通过延1s实现；

3.2操作功能。

机械手的操作面板如图2所示。机械手能实现手动、回原位、单步、单周期和连续等五种工作方式。

1、手动工作方式时，用各按钮的点动实现相应的动作；

3、单步工作方式时，每按下一次启动安钮，机械手向前执行一步；

4、单周期工作方式时，每按下一次启动安钮，机械手只运行一个周期；

6、出现紧急情况，按下紧急停车按钮时，机械手停止所有的操作。

课程设计说明书plc及机械手的选择和论证。

4.1plc4.1.1plc简介。

可编程控制器（简称plc）：是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

plc具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料：在工业控制领域中，plc控制技术的应用必将形成世界潮流。

4.1.2plc的结构及基本配置。

放型结构，其i/o能力可按用户需要进行扩展与组合。

cpu：plc中的cpu是plc的核心，起神经中枢的作用，每台plc至少有一个cpu。与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是plc不可缺少的组成单元。

存储器：可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。i/o模块：plc的对外功能，主要是通过各种i/o接口模块与外界联系的。电源模块：有些plc中的电源，是与cpu模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为plc各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24v的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220vac或110vac，直流电源，加的为直流电压，常用的为24v。

mechanicalhand也被称为自动手，autohand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。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

机械手简述:机械手的形式是多种多样的，有的较为简单，有的较为复杂，但基本的组成形式是相同的，一般由执行机构、传动系统、控制系统和辅助装置组成。

1．执行机构。

机械手的执行机构，由手、手腕、手臂、支柱组成。手是抓取机构，用来夹紧和松开工件，与人的手指相仿，能完成人手的类似动作。手腕是连接手指与手臂的元件，可以进行上下、左右和回转动作。支柱用来支撑手臂，也可以根据需要做成移动。

2．传动系统。

执行机构的动作要由传动系统来实现。常用机械手传动系统分机械传动、液压传动、气压传动和电力传动等几种形式。

3.控制系统。

机械手控制系统的主要作用是控制机械手按一定的程序、方向、位置、速度进行动作，简单的机械手一般不设置专用的控制系统，只采用行程开关、继电器、控制阀及电路便可实现动传动系统的控制，使执行机构按要求进行动作．动作复杂的机械手则要采用可编程控制器、微型计算机进行控制。

5.1操作方式。

设备的操作方式一般可分为手动和自动两大类，手动操作方式主要用于设备的调整，自动操作方式用于设备的自动运行。

手动操作方式------手动操作：用单个按钮接通或断开各自对应的负载。

自动操作方式------单步运行：每按一次启动按钮，设备前进一个工步。------单周期运行：在原点位置时，按下启动按钮设备自动运行一个周期后停止原位；途中按下停止按钮，设备停止运行；再按下启动按钮时，设备从断点处继续运行，直到原位停止。

-------连续运行：在原点位置按下启动按钮，设备按既定工序连续反复运行。中途按下停止按钮，设备运行到原位停止。

5.2plc的i/o分配接线。

i/o分配及接线图i软件电路设计及描述。

主程序是整个程序的开始，系统读取的时候一定从主程序开始，至于之后需执行哪个子程序，都在主程序中体现。sm0.0的常开触点一直闭合，链接公用程序，公用程序是无条件执行的；在手动控制方式中，i2.0为on时，其常开触点闭合，执行“手动”子程序；在回原点控制方式中，i2.1为on时，其常开触点闭合，执行“回原点”子程序；在单步、单周期和连续控制方式中，i2.2、i2.3、i2.4并联，其中任何一个为on时，执行“自动”子程序。主程序梯形图为：

图2-1主程序梯形图。

6.2公用程序设计。

公用程序用于处理各种工作方式都要执行的任务，以及不同的工作方式之间相互切换的处理。左限位开关i0.4、上限位开关i0.2的常开触点和表示机械手松开的q0.1的常闭触点串联接通时，“原点条件”m0.5变为on，机械手处于原点状态，在开始执行用户程序、系统处于手动或自动回原点状态时，初始步对应的m0.0将被置位，为进入单步、单周期和连续工作方式作好准备。若m0.5为off状态，m0.0被复位，初始步为不活动步，按下启动按钮也不能进入步m2.0，系统不能在单步、单周期和连续工作方式下工作。

m1.0~m1.5复位。在非连续方式，i2.4的常闭触点闭合，表示连续工作状态的标志m0.7复位。公用程序梯形图为：

图2-2公用程序梯形图。

在手动程序中，为了保证系统安全运行，设置了上升与下降之间、左行与右行之间的互锁，防止功能相反的两个输出同时为on；限位开关i1.2的常开触点闭合使得输出q0.1置位得电，表示工件已夹紧；当左限位开关或右限位开关的常开触点闭合同时限位开关i0.7常开触点闭合时，输出q0.1复位失电，表示工件已松开；i0.1~i0.4的常闭触点，限制机械手移动的范围；上限位开关i0.2的常开触点与控制左右行的q0.4和q0.3的线圈串联，机械手升到最高位置才能左右移动，以防止机械手在较低位置运行时与别的物体碰撞；只允许机械手在最左边或最右边时上升、下降和松开工件。

手动程序梯形图为：

图2-3手动程序梯形图。

自动程序（包括单步、单周期和连续）采用起保停电路控制。单周期、连续和单步工作方式主要用“连续”标志m0.7和“转换允许”标志m0.6来区分，m0.0表示初始步，m2.0~m2.7分别表示下降、夹紧、上升、右行、下降，松开、上升、左行标志。当系统处于单步工作状态时，i2.2常闭触点断开，只有在每按下一次启动按钮i2.6，m0.6才能得电一个扫描周期，程序执行一步，以此来实现单步执行，此时转换不允许。当系统处于连续工作状态时，m0.6始终得电，按下启动按钮i2.6后同时未按停止按钮i2.7之前，“连续”标志m0.7始终得电，系统首先通过m0.0、m0.5、i2.6使m2.0得电，进而开始程序执行，由于m0.7始终得电，其常闭触点断开，使得程序执行完一个周期后不在进入初始步m0.0，而是直接进入m2.0，开始了下一个周期的执行，以此来实现连续执行。当系统处于单周期工作状态时，m0.7不得电，m0.6得电，按下启动按钮i2.6后系统也是首先通过m0.0、m0.5、i2.6使m2.0得电，进而开始程序执行，由于m0.7不得电，其常闭触点闭合，当程序执行完一个周期后，返回初始步m0.0，此时程序再要执行必须重新按下启动按钮i2.6，以此来实现单周期执行。自动程序梯形图见附录1。

6.5自动回原点程序设计。

自动回原点程序用起保停电路设计。在此工作方式下，i2.1为on，按下启动按钮i2.6后，机械手可能处于三种情况下，应分别处理。

q0.1为0状态，即机械手处于松开状态，应直接返回原点应进入上升步m1.4或左行。

步m1.5；若q0.1为1状态同时机械手在最右边此时说明应执行下降步m1.2,；若q0.1为1状态同时机械手不在最右边，应将工件先送到b点，再返回原点，进入步m1.0。

可编程控制器课程设计是课程当中一个重要环节，通过了2周的课程设计使我对plc设计过程有进一步了解，对plc产品的有关的控制知识有了深刻的认识。

因为理论知识学的不牢固，在设计遇到了不少问题，通过理论与实际的结合，进一步提高观察、分析和解决问题的实际工作能力，以便培养成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质的复合型人才。运用学习成果，把理论运用于实际，使理论得以提升，形成创新思想。通过此次设计过程，巩固了专业基础知识，培养了我综合应用可编程控制器设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，为今后的学习和工作过程打下基础。

参考文献。

附录1自动程序梯形图：

附录2自动回原点程序梯形图：

机械手设计论文篇十五

由于我国的氨制冷压力管道有的已经使用很多年了，其设计、安装、使用、检验等安全监督管理中存在很多问题。尤其是管道焊接接头的缺陷可能会导致冷库的氨气出现泄漏情况，应该正确分析氨制冷系统压力管道的焊接缺陷及发展，要确保管道制造、安装上防止缺陷，还要对已安装上的进行检查，及时发现缺陷，方便对管道的实效问题进行分析、剩余寿命预测和风险预测等。要对氨制冷系统中的焊接接头进行质量检测和性能分析，使用线切割设备在管道的接头处切下焊接接头检测试样。各试样的焊缝位于式样的中间，两端为母材，对切下来的焊接接头检测试样纵向截面按照规定要求，制成金相试样。通过相应的测试仪检测宏观焊接缺陷，在使用4％的硝酸酒精对焊接接头进行浸蚀，并通过扫描电镜检测显微组织。

3氨制冷压力管道焊接接头分类。

为了给错边量、热处理、无损检测、焊缝尺寸等有针对性的提出要求，可以将接头分为四类，一是圆筒部分的纵向接头、球形封头与圆筒连接的环向接头、各种凸形头中的接头、嵌入管与壳体对接处的接头，这种接头所受的应力很大，所以在焊接时一般采用双面焊或者是要保证全部焊透才可以。二是壳体部分的环向接头、锥形封头与接管连接的接头、法兰与接管的接头，这种接头的焊法可以采用双面焊的对接焊缝，也可以用带有衬垫的单面焊，进行焊接。三是平盖、管板与圆筒非对接连接的接头、法兰与壳体、接管连接的接头等，这种焊接的受到的应力很小，一般都是用角焊缝连接，但是对于高压容器或是有剧毒介质的容器和低温容器就应该采取全焊透的发生进行焊接。四是接管、凸缘、补强圈等与壳体进行焊接，这种焊接主要是接管与容器的交叉焊缝，受力条件差，存在很大的应力。在后壁容器中这种焊缝的拘束很大，残余应力也很大，在使用时很容易产生裂纹等缺陷，所以要采取全焊透的方式，对接头进行焊接，对于低压容器应采用局部焊透的单面或双面角焊。

可以通过扫描电镜和能谱检测，发现焊接接头中的形状、尺寸、未熔合、未焊透、裂纹、杂质、孔穴等问题。对于焊接接头来说多少都会存在形状和尺寸的不良缺陷，主要以错边、角度偏差等的形成出现，造成这种尺寸缺陷的原因是安装对接的两个管道在进行焊接时没有对正，出现了一些偏差，会导致焊缝处存在很大的应力，可能会造成裂痕，漏氨等现象。有很多情况都是未熔合和未焊透的缺陷，主要是焊接的时候热输入太低，坡口边缘没有充分的融化，而没融合的地方会出现很大的应力，导致使用过程中出现裂痕，未焊透焊接接头会使使用强度降低，如果管道中有动载荷存在时，缺陷对焊缝的疲劳强度将有很大的影响。当有焊接时有物体夹杂在焊缝处，在使用过程中，可能会使裂痕扩展破坏，当夹杂物的尺寸很大，并且与外界连接的时候，会造成氨制冷剂进入焊缝之中，可能会使管道中的颗粒进入设备中，影响质量设备的正常运行。在焊接时，熔池的剧烈搅动会使坡口附近的腐蚀产物卷入熔池内部，凝固以后，熔池内的氧化物留在焊缝中，这对这种问题，就是要在焊接前清除坡口附近的腐蚀产物，或者在管道出现腐蚀以前进行焊接就可以有效地避免焊缝夹杂的出现。孔穴的缺陷的形状是不同的，但是形成的原理是一致的，就是在焊接的时候，熔池内的气体没有及时的溢出，残留在焊缝中形成的孔穴。另外当焊条、焊剂的够干，被焊的金属表面有锈、油污、或者是杂质，焊接区域保护不佳，都会出现孔穴现象，只是出现孔穴的大小程度不同。这些孔穴的出现会降低焊缝的致密性，减少焊缝的有效厚度。如果只是单个的.孔穴对焊接质量的危害还不是很大，但是如果是很多的孔穴，会在负载的作用下相互连通，就会使应力区变大，由于产生很严重的应力，在使用过程中可能会导致裂纹的扩展。裂纹是由于焊接不良产生的缺陷，在使用时，由于应力的作用，裂纹会逐渐的变大。由于裂纹是呈扁平形状的，当加载方向垂直于裂纹平面时，裂纹的两端会出现很大的应力，导致脆性断裂。裂纹会出现缺口效应，很容易出现三向应力状态，导致裂纹的失稳和扩展。焊接裂纹是在管道内部表面开始的，只是定期的检查是发现不了的，具有很强的隐蔽性，所以对管道造成了很大的潜在威胁，管道焊接接头存在裂缝，这种裂缝是在错边结合处出现的，并且向内部延伸，裂纹会承受很大的载荷，在缺口处导致三向应力状态，使裂纹进一步扩展。

5改进建议。

焊接工艺不合理会直接导致焊接缺陷产生，所以要根据管道的实际情况进行焊接工作，防止出现未熔合和未焊透的情况发生，在焊接的时候，一定要遵守焊接工艺要求，减少由于操作失误产生的错边、固体夹杂物及孔穴缺陷的出现，可以有效的防止裂纹的萌生。对新安装的管道进行全面的焊接质量检查，严格按照规定执行，同时还应该加强安全监督管理和定期检查工作。人们不断的应用新技术，以便于及早的发现缺陷，并及时的消除安全隐患，防止事故的发生。另外还应该加强对管道焊接质量的控制，根据国家标准要求采用氩孤焊封底，手工电弧焊盖面的焊接方法，同时还应该加强对焊接操作工人的技能培训。结束语如今人们的生活水平越来越好，所以制冷设备的应用也越来越广泛，这些制冷设备主要是满足人们的需求，但是制冷设备的安全性却使人堪忧，如今我国已经发生多起氨制冷压力管道泄漏事件，甚至是导致人员的伤亡，对国家和社会带来了严重的影响，所以我们应加强对氨制冷设备的管理，保证制冷设备正常可靠的运行。

参考文献：

[1]金晓军,霍立兴,张玉凤.x65管线钢焊接接头的显微组织和低温韧性研究[j].焊管，（6）.

[2]陆至羚，柳建华，张良，张慧晨，杨敏，翁晶凯.氨水吸收式制冷系统性能与精馏性能试验分析[j].流体机械，（4）.

[3]刘海清,张昆,罗元生,530钢在低温工况下的焊接试验[j].焊接，（2）.

机械手设计论文篇十六

随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，使机械手技术快速发展，其中气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组件价格低廉、维修方便和系统安全可靠等特点，已渗透到工业领域的各个部门，在工业发展中占有重要地位。本文讲述的气动机械手有气控机械手、xy轴丝杠组、转盘机构、旋转基座等机械部分组成。主要作用是完成机械部件的搬运工作，能放置在各种不同的生产线或物流流水线中，使零件搬运、货物运输更快捷、便利。

一四轴联动简易机械手的结构及动作过程。

机械手结构如下图1所示，有气控机械手（1）、xy轴丝杠组（2）、转盘机构（3）、旋转基座（4）等组成。

其运动控制方式为：（1）由伺服电机驱动可旋转角度为360的气控机械手（有光电传感器确定起始0点）；（2）由步进电机驱动丝杠组件使机械手沿x、y轴移动（有x、y轴限位开关）；（3）可回旋360的转盘机构能带动机械手及丝杠组自由旋转（其电气拖动部分由直流电动机、光电编码器、接近开关等组成）；（4）旋转基座主要支撑以上3部分；（5）气控机械手的张合由气压控制（充气时机械手抓紧，放气时机械手松开）。

其工作过程为：当货物到达时，机械手系统开始动作；步进电机控制开始向下运动，同时另一路步进电机控制横轴开始向前运动；伺服电机驱动机械手旋转到达正好抓取货物的方位处，然后充气，机械手夹住货物。

步进电机驱动纵轴上升，另一个步进电机驱动横轴开始向前走；转盘直流电机转动使机械手整体运动，转到货物接收处；步进电机再次驱动纵轴下降，到达指定位置后，气阀放气，机械手松开货物；系统回位准备下一次动作。

二控制器件选型。

为达到精确控制的目的，根据市场情况，对各种关键器件选型如下：

1.步进电机及其驱动器。

机械手纵轴（y轴）和横轴（x轴）选用的是北京四通电机技术有限公司的42byg250c型两相混合式步进电机，步距角为0.9/1.8，电流1.5a。m1是横轴电机，带动机械手机构伸、缩；m2是纵轴电机，带动机械手机构上升、下降。所选用的步进电机驱动器是sh-20403型，该驱动器采用10～40v直流供电，h桥双极恒相电流驱动，最大3a的8种输出电流可选，最大64细分的7种细分模式可选，输入信号光电隔离，标准单脉冲接口，有脱机保持功能，半密闭式机壳可适应更恶劣的工况环境，提供节能的自动半电流方式。驱动器内部的开关电源设计，保证了驱动器可适应较宽的电压范围，用户可根据各自情况在10～40vdc之间选择。一般来说较高的额定电源电压有利于提高电机的高速力矩，但却会加大驱动器的损耗和温升。本驱动器最大输出电流值为3a/相（峰值），通过驱动器面板上六位拨码开关的第5、6、7三位可组合出8种状态，对应8种输出电流，从0.9a到3a以配合不同的电机使用。本驱动器可提供整步、改善半步、4细分、8细分、16细分、32细分和64细分7种运行模式，利用驱动器面板上六位拨码开关的第1、2、3三位可组合出不同的状态。

2.伺服电机及其驱动器。

机械手的旋转动作采用松下伺服电机a系列小惯量msma5aza1g，其额定输出50w、100/200v共用，旋转编码器规格为增量式（脉冲数2500p/r、分辨率10000p/r、引出线11线）；有油封，无制动器，轴采用键槽连接。该电机采用松下公司独特算法，使速度频率响应提高2倍，达到500hz；定位超调整定时间缩短为以往松下伺服电机产品v系列的1/4。具有共振抑制功能、控制功能、全闭环控制功能，可弥补机械的刚性不足，从而实现高速定位，也可通过外接高精度的光栅尺，构成全闭环控制，进一步提高系统精度。具有常规自动增益调整和实时自动增益调整两种自动增益调整方式，还配有rs-485、rs-232c通信口，使上位控制器可同时控制多达16个轴。伺服电机驱动器为a系列msda5a3a1a，适用于小惯量电动机。

3.直流电机。

可回旋360的转盘机构有直流无刷电机带动，系统选用的是北京和时利公司生产的57bl1010h1无刷直流电机，其调速范围宽、低速力矩大、运行平稳、低噪音、效率高。无刷直流电机驱动器使用北京和时利公司生产的bl-0408驱动器，其采用24～48v直流供电，有起停及转向控制、过流、过压及堵转保护，且有故障报警输出、外部模拟量调速、制动快速停机等特点。

4.旋转编码器。

在可回旋360的转盘机构上，安装有omron公司生产的e6a2增量型旋转编码器，编码器将信号传给plc，实现转盘机构的精确定位。

5.plc的选型。

根据系统的设计要求，选用omron公司生产的cpm2a小型机。cpm2a在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制、中断输入、脉冲输出、模拟量设定和时钟功能等。cpm2a的cpu单元又是一个独立单元，能处理广泛的机械控制应用问题，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品。完整的通信功能保证了与个人计算机、其它omronpc和omron可编程终端的通信。这些通信能力使四轴联动简易机械手能方便的融合到工业控制系统中。

三软件编程。

1.软件流程图。

流程图是plc程序设计的基础。只有设计出流程图，才可能顺利而便捷地编写出梯形图并写出语句表，最终完成程序的设计。所以写出流程图非常关键也是程序设计首先要做的任务。依据四轴联动简易机械手的控制要求，绘制流程图如图2所示。

图2软件流程图。

2.程序部分。

由于论文篇幅有限，这里只列出了开始两段程序，供读者参阅，见图3。

图3程序列表。

四结束语。

plc工业局域网，实现网络通信与网络控制。使四轴联动简易机械手能方便地嵌入到工业生产流水线中。

附另一篇论文：

摘要：介绍可编程控制器在工业控制领域的应用以及plc在应用过程中，要保证正常运行应该注意的一系列常见问题，并给出一些合理的建议及解决方法。

关键词：plc工业控制抗干扰布线接地建议。

一、简述。

多年来，可编程控制器(以下简称plc)从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的plc在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。

二、plc的应用领域。

目前，plc在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类：

1.开关量逻辑控制；2.工业过程控制；3.运动控制；4.数据处理；5.通信及联网。

三、plc的应用特点。

1.可靠性高，抗干扰能力强。2.配套齐全，功能完善，适用性强。3.易学易用，深受工程技术人员欢迎。4.系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造。

(1)安装与布线。动力线、控制线以及plc的电源线和i／o线应分别配线，隔离变压器与plc和i／o之间应采用双胶线连接。

plc应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。plc的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。

(2)i／o端的接线。输入接线：输入接线一般不要太长。输入／输出线不能用同一根电缆，输入／输出线要分开。尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。

输出连接：输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。

由于plc的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。

使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。

plc是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施就可以直接在工业环境中使用。然而，当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，因此在使用中应注意以下问题：

1.工作环境。

(1)温度。plc要求环境温度在0～55℃，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。

(2)湿度。为了保证plc的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85％(无凝露)。

(3)震动。应使plc远离强烈的震动源，防止振动频率为10～55hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。

(4)空气。避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将plc安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。

(5)电源。plc对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。

2.控制系统中干扰及其来源。

现场电磁干扰是plc控制系统中最常见也是最易影响系统可靠性的因素之一，所谓治标先治本，找出问题所在，才能提出解决问题的办法。因此必须知道现场干扰的源头。

(1)干扰源及一般分类。通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。

(2)plc系统中干扰的主要来源及途径。

强电干扰：plc系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。

柜内干扰：控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对plc造成一定程度的干扰。

来自接地系统混乱时的干扰：接地是提高电子设备电磁兼容性(emc)的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰。

来自plc系统内部的干扰：主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。

变频器干扰：一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。

3.主要抗干扰措施。

(1)电源的合理处理，抑制电网引入的干扰。对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接lc滤波电路。

(2)正确选择接地点，完善接地系统。良好的接地是保证plc可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。

安全地或电源接地：将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地。如电源漏电或柜体带电，可从安全接地导入地下，不会对人造成伤害。

五、结束语。

机械手设计论文篇十七

机械手是工业生产中非常重要的一个部分,本文主要探讨了机械手的概念,发展历史,以及机械手在国内外的研究动态,并重点分析了机械手的发展趋势,以期为相关研究提供一定的借鉴。

机械手首先是从美国开端研制的，1958年美国结合控制公司研制出第一台机械手，它的构造是：机体上装置一个回转臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。随着计算机和自动控制技术的疾速开展，农业机械将进入高度自动化和智能化时期，机械手机器人的应用能够进步劳动消费率和产质量量，改善劳动条件，处理劳动力缺乏等问题构成。由于制造企业技术的不时进步，对工业机器人的需求越来越大，因此工业机器人技术在制造业应用范围也越来越广，其规范化、模块化、网络化和智能化的水平越来越高，功用也越来越强，正在向着成套技术和配备的方向开展。在科学技术高速开展的今天，凭仗单一的人工化消费是无法到达工业化的大量请求，因而我们需求引进机械手，来到达自动化消费，以进步消费效益。

一、工业机械手的结构和分类。

机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大局部组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，依据被抓持物件的外形、尺寸、重量、资料和作业请求而有多种构造方式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构使手部完成各种转动（摆动）、挪动或复合运动来完成规则的动作，改动被抓持物件的位置和姿态。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自在度。为了抓取空间中恣意位置和方位的物体，需有6个自在度。自在度是机械手设计的.关键参数。自在度越多，机械手的灵敏性越大，通用性越广，其构造也越复杂，普通专用机械手有2～3个自在度。控制系统是经过对机械手每个自在度的电机的控制，来完成特定动作，同时接纳传感器反应的信息，构成稳定的闭环控制。控制系统的中心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，经过对其编程完成所要功用。

机械手的品种，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。由于工业机械手重在应用，就单从适用范围扼要阐明了机械手的用处，机械手按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种：

一是专用机械手，它是隶属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械安装。专用机械手具有动作少、工作对象单一、构造简单、运用牢靠和造价低等特性，适用于大批量的自动化消费的自动换刀机械手，如自动机床、自动线的上、下料机械手和加工中心。

二是通用机械手，它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵敏多样的机械手。在性能范围内，其动作程序是可变的，经过调整可在不同场所运用，驱动系统和控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不时变换消费种类的中小批量自动化的消费。通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种：简易型以“开一关”式控制定位，只能是点位控制，伺服型能够是点位的，也能够完成连续控制，伺服型具有伺服系统定位控制系统，普通的伺服型通用机械手属于数控类型。

机械手通常用作机床或其他机器的附加安装，如在自动机床或自动消费线上装卸和传送工件，在加工中心中改换刀具等，普通没有独立的控制安装。机械手在锻造工业中的应用能进一步开展锻造设备的消费才能，改善热、累等劳动条件。机械手在工业制造范畴的应用主要让机器人在机械制造业中替代人完成大批量、高质量请求的工作，如汽车制造、舰船制造及某些家电产品（电视机、电冰箱、洗衣机）的制造等。化工等行业自动化消费线中的点焊、弧焊、喷漆、切割、电子装配及物流系统的搬运、包装等工作，也有局部是由机器人完成的。

随着工业机械化水平的不时进步，工业机械手曾经普遍应用到现代化制造的许多行业，例如，我国的汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电器行业等范畴都在运用工业机械手停止加工制造。在工业消费中，弧焊机器人、电焊机器人、装配机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量运用。在制造业中，特别是在汽车行业，如在毛坯制造、机械加工、焊接、热处置、外表涂覆、上下料、装配、检测等作业中，机器人已逐渐取代人工作业。汽车行业首先是代表高技术的范畴，投入也是相当大，也是率先普遍应用工业机器人的范畴。目前，国内一些大型制造企业，如比亚迪、富士康等均已将工业机器人应用到消费车间，并大范围投放。像上海、深圳、广东等这些电子和汽车业比拟兴旺的沿海城市更是大范围的把机械手投入消费上的加工。像abb、kuka、fanuc机械手、motoman机械手等，这些机械手被普遍用于电子产品的装配、货物搬运、汽车部件的焊接等方面，从当前工业机器人的应用开展现状和趋向，能够看出整个工业机器人的开展前景是十分好的。

由于工业机械手具有很高的灵敏度和耐力度，消费复杂，价位也比拟高，因而工业机械手的定位主要是中高端应用。现有的装夹机械手为了到达所请求的通用性，在构造、控制以及最后的制造上常常比拟复杂，因而价钱也比拟昂贵。本文对我国国内已有的专利停止研讨，如中国国度学问产权局发布了一项创造专利：自动上下料机械手（公开号：cn101168251），其主要有定位、夹紧和翻转三局部组成，夹紧部件与滑动驱动器相联，滑动驱动器与翻转机构固定衔接，翻转机构与定位机构滑块限位衔接，定位气缸与导轨分别固定于顶板上；运用横跨构造，位于数控机床的上部；只是在滑块上设有档块来调理定位角度，需配定位置。中国国度学问产权局20还发布了一项适用新型专利：全自动送料数控机械手（公开号：cn79955），其运用送料臂的机构，送料臂的一头装置在箱体，另一头与送料钳经过销钉旋转式相连，送料臂和箱体之间衔接有拉力气缸，送料臂上还设有从动压轮和复合凸轮；定位采用信号测试杆、接近开关等；为满足不同产品消费，运用了可调整复合凸轮的外周外形。上面两项专利都是基于数控机床和尽量进步经济适用性而设计的，但也还有一些问题：为进步通用性，虽设有可调机构，但可调范围受局限，比方自动上下料机械手采用横跨构造，机械手的位置相对可调范围比拟小；而全自动送料数控机械手则采用可调整复合凸轮，受限也较大；由于构造的限制，机械手的装置位置配合请求较高，且调整较艰难；机械手的构造外形相对固定，拆卸较繁琐。由此看来，工业机械手的制造尚处在初级阶段，还有很多方面需求改良，以更好的顺应现代机械化的需求。

三、结语。

从当前工业机械手在制造业上的应用开展现状能够看出将来工业机械手的应用前景普遍，为此，我国应加大对工业机械手的自主研发力度，增强科技创新，以紧跟时期步伐，使中国的工业机械化走在国际前沿。

机械手设计论文篇十八

摘要：随着我国制造业的深化发展，传统制造技术及相关设备已经无法适用于现代化制造业当中。目前，以焊接机械手为主的自动化技术设备俨然成为汽车及汽车零部件制造业的首要技术，应用效果良好。然而，从整体角度上来看，焊接机械手并未得到普及应用，如在制冷行业及其它行业领域的应用范围较小。为进一步促进制冷行业的发展进程，建议相关人员应该积极将焊接机械手引入到制冷压力容器领域当中，以期确保焊接质量与效率双重提高。

关键词：焊接机械手；制冷行业；自动化；焊接质量；焊接线能量。

1关于制冷压力容器焊接要求的相关分析。

制冷压力容器主要是指以液化气体为制冷剂原料，设计压力一般为低中压、设计温度为低温状态（比如有一些工作温度在-40℃以下）的制冷装置。一般来说，制冷压力容器制造工序基本同其他压力容器一样，他的特点是低温工作状态，多数选用低温材料。也就是说，除了满足常规压力容器的要求之外，必须获得满足低温冲击的使用性能，为了满足低温冲击，必须获得细晶粒的焊缝组织，在低温压力容器生产中，如何获得上述组织？是靠焊接线能量输入小而均衡来获取的，既是焊接电流，焊接电压，焊接速度合理搭配，根据公式u*i/v的值来决定的。即在实际焊接过程中，技术人员必须严格确保焊缝表面不得出现明显裂纹、气孔或者飞溅物等缺陷问题[1]，同时控制焊接输入线能量，确保焊缝组织在低温状况下正常使用。且在压力容器组装过程中，技术人员往往需要针对容器的不同部位，利用合理的手段进行有效焊接。介于焊接类型众多的影响，焊接生产过程中往往会频繁使用自动化焊接设备。然而，如何提高焊接设备的自动化水平、智能化水平，俨然成为制冷行业的首要难题。且提高焊接质量、改善工作环境也成为焊接技术人员的主要要求。

2.1基本含义。

所谓的焊接机械手又可以被称为焊接机器人。一般多指6轴机器人本体，意味着存在6个维度。焊接机械手在正式应用的过程中，往往可以沿着既定的曲线进行运动，即沿着三维曲线进行运动，直到到达技术人员规定的位置为止。与此同时，焊接机械手在组成方面，多以控制系统与焊接系统为主，其中焊接系统包含的内容众多，如焊接电源、焊枪、焊接软件系统等。必要时，为完成一项点焊机器人工程，技术人员还需要借助周边设备进行操作，目的在于进一步提升焊接机械手的工作效率[2]。

2.2基本组成结构。

自动焊接机械手设备主要是以整机结构、控制系统、焊枪位置控制等组成结构为主。其中，整机结构主要是由焊接机头、行走环形导轨以及相关控制系统组合而成的结构体系。在实际应用过程中，主要起到控制整体的作用[3]。控制系统主要是指利于微型计算机技术和相关控制技术组合而成的控制系统，利用各模板互相独立运行且相互协作的特点，完成对焊接机械手的操作工作。焊枪位置控制主要利用焊枪位置信号、机械电弧摆动模板等系统结构，确保焊枪位置得以有效控制。需要注意的是，在实行全方位自动焊接的过程中，技术人员需要根据焊接机头的应用情况，对焊枪位置进行合理调整，以期确保最终的焊接效果。

2.3基本应用优势。

焊接机械手在正式工作过程中，操作方式比较类似人类的手，主要用来焊接钢铁类的产品。与传统人工操作相比，焊接机械手往往多具备操作精确高、焊接质量强、焊接工艺参数容易控制的应用优势。以下是本人结合实践经验，总结与归纳焊接机械手的基本应用优势，以供参考。首先，焊接机械手多具备工作效果稳定、焊接质量较高，且焊接均匀性效果较强的优势，使用焊接机械手更能控制焊接线能量（智能化控制焊接电流，焊接电压，焊接速度），最大程度削弱了了人为因素，可以达到焊接工艺评定同产品施焊工艺一致性。其次，焊接机械手主要结合自动化技术与智能技术，能够替代人工操作方式，解决以往人工效果不佳的问题。与此同时，焊接机械手能够大幅度地提升劳动生产率。最重要的是，焊接机械手可以有效实现24h不间断生产要求[4]。再次，焊接机械手大体上可以有效改善以往人工环境不佳的问题，进一步改善工人劳动条件，且可以应对各种有害环境的干扰，规避以往焊接质量不高的问题。最后，通过利用焊接机械手可以有效缩短产品的准备周期与生产周期，降低投资成本，且在某种程度上可以实现小批量产品的焊接需求与自动化焊接需求。