基于PLC控制的机械手程序设计师论文djzn.docx

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1、六安职业业技术学学院毕业设计计（论文文）题目 系专业业班 级学生姓名名指导教师师起迄日期期设计地点点摘要随着科学学技术的的日新月月异，自自动化程程度要求求越来越越高，市市场竞争争激烈、人人工成本本上涨，以以往人工工操作的的搬运和和固定式式输送带带为主的的传统物物件搬运运方式，不不但占用用空间也也不容易易更变生生产线结结构，加加上需要要人力监监督操作作，更增增加生产产成本，原有的生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。它集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机

2、管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。本设计就PLC在机械手控制上的应用作了详细阐述.关键词:plcc 可编编程控制制器 机机械手AbsttracctAlonng wwithh scciennces aand tecchnoologgyss chhanggingg wiith eacch nnew dayy, tthe auttomaaticcityy reequeest is getttinng hhighher andd hiigheer

3、, marrkett coompeetittionn inntennse, laaborr coost risse, forrmerrly thee maanuaal cconttroll thhe ttrannspoortiing andd thhe sstattionnaryy coonveeyorr beelt traadittionn thhingg moode of traanspportt prrimaarilly, nott onnly takkes thee sppacee noot tto bbe eeasyy too chhangge tthe prooducctioon

4、llinee sttruccturre, in addditiion neeeds thee maanpoowerr moonittor opeerattionn, iincrreasses thee prroduuctiion cosst, thee orrigiinall prroduuctiion feeeds thee innstaallmmentt noot tto bbe aablee too saatissfy currrennt hhighhly auttomaatedd byy faar tthe neeed. Redducees tthe labbor inttenssit

5、yy, tthe saffeguuardd prroduuctiion relliabbiliity, thhe ssecuuritty, redducees tthe prooducctioon ccostt, rreduucess thhe eenviironnmenntall poolluutioon, to enhhancce tthe prooducct tthe quaalitty aand thee ecconoomicc effficcienncy is thee maajorr isssuee whhichh thhe eenteerprrisee prroduucess m

6、uust facce. It inttegrratees tthe auttomaaticc coontrrol tecchnoologgy, thee Meeasuuremmentt Teechnniquue, thee neew ssenssor tecchnoologgy, thee coompuuterr maanaggemeent tecchnoologgy iin aa boodys iinteegraatioon oof mmachhineery prooducct; Carrriees oon tthe cenntraalissm ssurvveilllannce, thhe

7、cconttroll suuperrvissor fullly usiing thee coompuuterr teechnnoloogy to thee prroduuctiion proocesss aand dissperrsess thhe cconttroll; HHas abssorbbed thee diispeersiion-likke cconttroll syysteem aand thee coommoon cconttroll syysteemss meeritt fuullyy, uusess thhe sstanndarrdizzatiion, thhe mmodu

8、ulattionn, tthe sysstemmatiizedd deesiggn, thee diispoosittionn iss niimblle, thee coonfiigurratiion is connvenniennt. Thiis ddesiign on PLCC, iin tthe mannipuulattor conntroolleed oon tto sservve aas tthe dettailled elaaborratiion.key worrd: plcc prrogrrammmablle cconttrolllerr maanippulaatorr第一章可可

9、编程控控制PLLC11 PLCC简介自二十世世纪六十十年代美美国推出出可编程程逻辑控控制器（PProggrammmabble Loggic Conntroolleer，PPLC）取取代传统统继电器器控制装装置以来来，PLLC得到到了快速速发展，在在世界各各地得到到了广泛泛应用。同同时，PPLC的的功能也也不断完完善。随随着计算算机技术术、信号号处理技技术、控控制技术术网络技技术的不不断发展展和用户户需求的的不断提提高，PPLC在在开关量量处理的的基础上上增加了了模拟量量处理和和运动控控制等功功能。今今天的PPLC不不再局限限于逻辑辑控制，在在运动控控制、过过程控制制等领域域也发挥挥着十分分重要

10、的的作用。作为离散散控的制制的首选选产品，PPLC在在二十世世纪八十十年代至至九十年年代得到到了迅速速发展，世世界范围围内的PPLC年年增长率率保持为为20%300%。随随着工厂厂自动化化程度的的不断提提高和PPLC市市场容量量基数的的不断扩扩大，近近年来PPLC在在工业发发达国家家的增长长速度放放缓。但但是，在在中国等等发展中中国家PPLC的的增长十十分迅速速。综合合相关资资料，220044年全球球PLCC的销售售收入为为1000亿美元元左右，在在自动化化领域占占据着十十分重要要的位置置。 PPLC是是由摸仿仿原继电电器控制制原理发发展起来来的，二二十世纪纪七十年年代的PPLC只只有开关关量

11、逻辑辑控制，首首先应用用的是汽汽车制造造行业。它它以存储储执行逻逻辑运算算、顺序序控制、定定时、计计数和运运算等操操作的指指令；并并通过数数字输入入和输出出操作，来来控制各各类机械械或生产产过程。用用户编制制的控制制程序表表达了生生产过程程的工艺艺要求，并并事先存存入PLLC的用用户程序序存储器器中。运运行时按按存储程程序的内内容逐条条执行，以以完成工工艺流程程要求的的操作。PPLC的的CPUU内有指指示程序序步存储储地址的的程序计计数器，在在程序运运行过程程中，每每执行一一步该计计数器自自动加11，程序序从起始始步（步步序号为为零）起起依次执执行到最最终步（通通常为EEND指指令），然然后再

12、返返回起始始步循环环运算。PPLC每每完成一一次循环环操作所所需的时时间称为为一个扫扫描周期期。不同同型号的的PLCC，循环环扫描周周期在11微秒到到几十微微秒之间间。PLLC用梯梯形图编编程，在在解算逻逻辑方面面，表现现出快速速的优点点，在微微秒量级级，解算算1K逻逻辑程序序不到11毫秒。它它把所有有的输入入都当成成开关量量来处理理，166位（也也有322位的）为为一个模模拟量。大大型PLLC使用用另外一一个CPPU来完完成模拟拟量的运运算。把把计算结结果送给给PLCC的控制制器。相同同I/OO点数的的系统，用用PLCC比用DDCS，其其成本要要低一些些（大约约能省440%左左右）。PPLC

13、没没有专用用操作站站，它用用的软件件和硬件件都是通通用的，所所以维护护成本比比DCSS要低很很多。一一个PLLC的控控制器，可可以接收收几千个个I/OO点（最最多可达达80000多个个I/OO）。如如果被控控对象主主要是设设备连锁锁、回路路很少，采采用PLLC较为为合适。PPLC由由于采用用通用监监控软件件，在设设计企业业的管理理信息系系统方面面，要容容易一些些。 近近10年年来，随随着PLLC价格格的不断断降低和和用户需需求的不不断扩大大，越来来越多的的中小设设备开始始采用PPLC进进行控制制，PLLC在我我国的应应用增长长十分迅迅速。随随着中国国经济的的高速发发展和基基础自动动化水平平的不

14、断断提高，今今后一段段时期内内PLCC在我国国仍将保保持高速速增长势势头。 通用PLLC应用用于专用用设备时时可以认认为它就就是一个个嵌入式式控制器器，但PPLC相相对一般般嵌入式式控制器器而方具具有更高高的可靠靠性和更更好的稳稳定性。实实际工作作中碰到到的一些些用户原原来采用用嵌入式式控制器器，现在在正逐步步用通用用PLCC或定制制PLCC取代嵌嵌入式控控制器12 PLLC内部部原理 PLCC实质上上是一种种被专用用于工业业控制的的计算机机，其硬硬件结构构和微机机是基本本一的。编程器中央处理单元（CPU）输入电路输出电路系统程序存储区用户程序存储区电源图 PLLC硬件件的基本本结构图图（1）

15、中中央处理理单元（CCPU）中央处理理单元（CCPU）是是PLCC 的控控制中枢枢。它按按照PLLC系统统程序赋赋予的功功能，接接受并存存储从编编程器键键入的用用户程序序和数据据，检查查电源、存存储器、II/O以以及警戒戒定时器器的状态态，并能能检查用用户程序序的语法法错误。当当PLCC投入运运行时，首首先它以以扫描的的方式接接受现场场各输入入装置的的状态和和数据，并并分别存存入I/O映象象区, 然后从从用户程程序存储储器中逐逐条读取取用户程程序，经经过命令令解释后后按指令令的规定定执行逻逻辑或算算术运算算等任务务。并将将逻辑或或算术运运算等结结果送入入I/OO映象区区或数据据寄存器器内。等等

16、所有的的用户程程序执行行完毕以以后，最最后将II/O映映象区的的各输出出状态或或输出寄寄存器内内的数据据传送到到相应的的输出装装置，如如此循环环运行，直直到停止止运行为为止。（2）存存储器与微型计计算机一一样，除除了硬件件以外，还还必须有有软件。才才能构成成一台完完整的PPLC。PPLC的的软件分分为两部部分: 系统软软件和应应用软件件。存放放系统软软件的存存储器称称为系统统程序存存储器。PLC存存储空间间的分配配：虽然然大、中中、小型型 PLLC的CCPU的的最大可可寻址存存储空间间各不相相同，但但是根据据PLCC的工作作原理， 其存储储空间一一般包括括以下三三个区域域：系统统程序存存储区，

17、系系统RAAM存储储区（包包括I/O映象象区和系系统软设设备等）和和用户程程序存储储区。A. 系系统程序序存储区区在系统程程序存储储区中存存放着相相当于计计算机操操作系统统的系统统程序。它它包括监监控程序序、管理理程序、命命令解释释程序、功功能子程程序、系系统诊断断程序等等。由制制造厂商商将其固固化在EEPROOM中，用用户不能能够直接接存取。它它和硬件件一起决决定了该该PLCC的各项项功能。B. 系系统RAAM存储储区系统RAAM存储储区包括括I/OO映象区区以及各各类软设设备（例例如：逻逻辑线圈圈、数据据寄存器器、计时时器、计计数器、变变址寄存存器、累累加器等等）存储储区。（A）II/O映

18、映象区由于PLLC投入入运行后后，只是是在输入入采样阶阶段才依依次读入入各输入入状态和和数据，在在输出刷刷新阶段段才将输输出的状状态和数数据送至至相应的的外设。因因此，它它需要有有一定数数量的存存储单元元（RAAM）以以供存放放I/OO的状态态和数据据，这些些存储单单元称作作I/OO映象区区。一个个开关量量I/OO占用存存储单元元中的一一个位（bbit）, 一个个模拟量量I/OO占用存存储单元元中的一一个字（116个bbit)。因此此，整个个I/OO映象区区可看作作由开关关量的II/O映映象区和和模拟量量的I/O映象象区两部部分组成成。（B）系系统软设设备存储储区除了I/O映象象区以外外，系统

19、统 RAAM存储储区还包包括PLLC内部部各类软软设备（逻逻辑线圈圈、数据据寄存器器、计时时器、计计数器、变变址寄存存器、累累加器等等）的存存储区。该该存储区区又分为为具有失失电保持持的存储储区域和和无失电电保持的的存储区区域，前前者在PPLC断断电时，由由内部的的锂电子子供电。使使这部分分存储单单元内的的数据得得以保留留；后者者当PLLC停止止运行时时，将这这部分存存储单元元内的数数据全部部置“零”。C用户户程序存存储区用户程序序存储区区存放用用户编制制的用户户程序。不不同类型型的PLLC其存存储容量量各不相相同，一一般来说说，随着着PLCC机型增增大其存存储容量量也相应应增大。不不过对于于

20、新型的的PLCC，其存存储容量量可根据据用户的的需要而而改变。D常用用的I/O分类类常用的II/O分分类如下下：开关量：按电压压水平分分，有2220VVAC、1110VVAC、224VDDC，按按隔离方方式分，有有继电器器隔离和和晶体管管隔离。模拟量：按信号号类型分分，有电电流型（44-200mA,0-220mAA）、电电压型（00-100V,00-5VV,-110-110V）等等，按精精度分，有有12bbit,14bbit,16bbit等等。除了了上述通通用I/O外，还还有特殊殊I/O模块块，如热热电阻、热热电偶、脉脉冲等模模块。按II/O点点数确定定模块规规格及数数量，II/O模模块可多多

21、可少，但但其最大大数受CCPU所所能管理理的基本本配置的的能力，即即受最大大的底板板或机架架槽数限限制。（3）PPLC电电源PLC电电源在整整个系统统中起着着十分重重要的作作用。无无论是小小型的PPLC，还还是中、大大型的PPLC，其其电源的的性能都都是一样样的，均均能对PPLC内内部的所所有器件件提供一一个稳定定可靠的的直流电电源。一一般交流流电压波波动在正正负100%（115%）之之间，因因此可以以直接将将PLCC接入到到交流电电网上去去。可编程序序控制器器一般使使用2220V交交流电源源。可编编程序控控制器内内部的直直流稳压压电源为为各模块块内的元元件提供供直流电电压。某某些可编编程序控

22、控制器可可以为输输入电路路和少量量的外部部电子检检测装置置（如接接近开关关）提供供24VV直流电电源。驱驱动现场场执行机机构的电电源一般般由用户户提供。可编程序序控制器器是从继继电器控控制系统统发展而而来的，它它的梯形形图程序序与继电电器系统统电路图图相似，梯梯形图中中的某些些编程元元件也沿沿用了继继电器这这一名称称，如输输入、输输出继电电器等。这这种计算算机程序序实现的的“软继电电器”，与继继电器系系统中的的物理结结构在功功能上某某些相似似之处。13 PLLC的工工作原理理可编程序序控制器器有两种种基本的的工作状状态，即即运行（RRUN）状状态与停停止（SSTOPP）状态态。在运运行状态态，

23、可编编程控制制器通过过执行反反映控制制要求的的用户程程序来实实现控制制功能。为为了使可可编程序序控制器器的输出出及时地地响应随随时可能能变化的的输入信信号，用用户程序序不是只只执行一一次，而而是反复复不断地地重复执执行，直直至可编编程序控控制器停停机 或切换换到STTOP工工作状态态。除了执行行用户程程序之外外，在每每次循环环过程中中，可如如上图编编程序控控制器还还要完成成，内部部处理、通通信处理理等工作作，一次次循环可可分为55个阶段段。可编编程序控控制器的的这种周周而复始始的循环环工作方方式称为为扫描工工作方式式。由于于计算机机执行指指令的速速度极高高，从外外部输入入-输出出关系来来看，处

24、处理过程程似乎是是同时完完成的。在内部处处理联合合阶段。可可编程序序控制器器检查CCPU模模块内部部的硬件件是否正正常，将将监控定定时器复复位，以以及完成成一些别别的内部部工作。 在通信信服务阶阶段，可可编程序序控制器器与别的的带微处处理器的的智能装装置通信信，响应应编程器器键入的的命令，更更新编程程器的显显示内容容。当可可编程序序控制器器处于停停止（SSTOPP）状态态时，只只执行以以上的操操作。可可编程序序控制起起处于（RRUN）状状态时，还还要完成成另外33个阶段段的操作作。在可编程程序控制制器的存存储器中中，设置置了一片片区域用用来存放放输入信信号和输输出信号号的状态态，它们们分别称称

25、为输入入映像寄寄存器和和输出映映像寄存存器。可可编程序序控制器器梯形图图中别的的编程元元件也有有对应的的映像存存储区，它它们统称称为元件件映像寄寄存器。在在输入处处理阶段段，可编编程序控控制器把把所有外外部输入入电路的的接通/断开（OON/OOFF）状状态读入入输入寄寄存器。外接的输输入触点点电路接接通时，对对应的输输入映像像寄存器器为“1”状态，梯梯形图中中对应的的输入继继电器的的常开触触点接通通，常闭闭触点断断开。外外接的输输入触点点电路断断开，对对应的输输入映像像寄存器器为“0”状态，梯梯形图中中对应的的输入继继电器的的常开触触点断开开，常闭闭触点接接通。在在程序执执行阶段段，即使使外部

26、输输入信号号的状态态发生了了变化，输输入映像像寄存器器的状态态 也不不会随之之而变，输输入信号号变化了了的状态态只能在在下一个个扫描周周期的输输入处理理阶段被被读入。可编程序序控制器器的用户户程序由由若干条条指令组组成，指指令在存存储器中中按步序序号顺序序排列。在在没有跳跳转指令令时，CCPU从从第一条条指令开开始，逐逐条顺序序的执行行用户程程序，直直到用户户程序结结束之处处。在执执行指令令时，从从输入映映像寄存存器或别别的元件件映像寄寄存器中中将有关关编程元元件的00/1状状态读出出来，并并根据指指令的要要求执行行相应的的逻辑运运算，运运算结果果写入到到对应的的元件映映像寄存存器中，因因此，

27、各各编程元元件的映映像寄存存器（输输入映像像寄存器器除外）的的内容随随着程序序的执行行而变化化。在输出处处理阶段段，CPPU 将将输出映映像寄存存器的00/1状状态传送送到输出出锁存器器。体型型图某一一输出继继电器的的线圈“通电”时，对对应的输输出映像像寄存器器为“1”状态。信信号经输输出模块块隔离 和功率率放大后后，继电电器型输输出模块块中对应应的硬件件继电器器的线圈圈通电，其其常开触触点闭合合，使外外部负载载通电工工作。若梯形图图中输出出继电器器线圈断断电对应应的输出出映像寄寄存器为为“0”状态，在在输出处处理阶段段后，继继电器型型输出模模块中对对应的硬硬件继电电器的线线圈断电电，其常常开

28、触点点断开，外外部负载载断电，停停止工作作。某一一编程元元件对应应的映像像寄存器器为“1”状态时时，称该该编程元元件为OON，映映像寄存存器为“0”状态时时，称该该编程元元件为OOFF。扫描周期期可编程程序控制制器在RRUN工工作状态态时，执执行一次次扫描操操作所需需的时间间称为扫扫描周期期，其典典型值为为11100mms。指指令执行行所需的的时间与与用户程程序的长长短、指指令的种种类和CCPU执执行指令令的速度度有很大大的关系系。当用用户程序序较长时时，指令令执行时时间在扫扫描周期期中占相相当大的的比例。不不过严格格地来说说扫描周周期还包包括自诊诊断、通通信等。如如图所示示。第(N-1)个扫

29、描周期输出刷新第(N+1)个扫描周期输入采样第N个扫描周期输入采样输出刷新用户程序执行图 PLCC的扫描描运行方方式（1）输输入采样样阶段在输入采采样阶段段，PLLC以扫扫描方式式依次读读入所有有的数据据和状态态它们存入II/O映映象区的的相应单单元内。输输入采样样结束后后，转入入用户程程序行和和输出刷刷新阶段段。在这这两个阶阶段中，即即使输入入数据和和状态发发生变化化I/OO映象区区的相应应单元的的数据和和状态也也不会改改变。所所以输入入如果是是脉冲信信号，它它的宽度度必须大大于一个个扫描周周期，才才能保证证在任何何情况下下，该输输入均能能被读入入。（2）用用户程序序执行阶阶段在用户程程序执

30、行行阶段，PPLC的的CPUU总是由由上而下下，从左左到右的的顺序依依次的扫扫描梯形形图。并并对控制制线路进进行逻辑辑运算，并并以此刷刷新该逻逻辑线圈圈或输出出线圈在在系统RRAM存存储区中中对应位位的状态态。或者者确定是是否要执执行该梯梯形图所所规定的的特殊功功能指令令。例如如：算术术运算、数数据处理理、数据据传达等等。（3）输输出刷新新阶段在输出刷刷新阶段段，CPPU按照照I/OO映象区区内对应应的数据据和状态态刷新所所有的数数据锁存存电路，再再经输出出电路驱驱动响应应的外设设。这时时才是PPLC真真正的输输出。(4)输输入/输输出滞后后时间输入/输输出滞后后时间又又称系统统响应时时间，是

31、是指可编编程序控控制器的的外部输输入信号号发生变变化的时时刻至它它控制的的有关外外部输出出信号发发生变化化的时刻刻之间的的时间间间隔，它它由输入入电路滤滤波时间间、输出出电路的的滞后时时间和因因扫描工工作方式式产生的的滞后时时间三部部分组成成。输入模块块的CPPU滤波波电路用用来滤除除由输入入端引入入的干扰扰噪声，消消除因外外接输入入触点动动作是产产生的抖抖动引起起的不良良影响，滤滤波电路路的时间间常数决决定了输输入滤波波时间的的长短，其其典型值值为100ms左左右。输出模块块的滞后后时间与与模块的的类型有有关，继继电器型型输出电电路的滞滞后时间间一般在在10mms左右右；双向向可空硅硅型输出

32、出电路在在负载接接通时的的滞后时时间约为为1mss，负载载由导通通到断开开时的最最大滞后后时间为为10mms；晶晶体管型型输出电电路的滞滞后时间间约为11ms。由由扫描工工作方式式引起的的滞后时时间最长长可达到到两个多多扫描周周期。可可编程序序控制器器总的响响应延迟迟时间一一般只有有几十mms，对对于一般般的系统统是无关关紧要的的。要求求输入输出信信号之间间的滞后后时间尽尽量短的的系统，可可以选用用扫描速速度快的的可编程程序控制制器或采采取其他他措施。14 PLLC机型型的选择择方法1PLLC的类类型PLLC按结结构分为为整体型型和模块块型两类类，按应应用环境境分为现现场安装装和控制制室安装装

33、两类；按CPPU字长长分为11位、44位、88位、116位、332位、664位等等。从应应用角度度出发，通通常可按按控制功功能或输输入输出出点数选选型。整整体型PPLC的的I/OO点数固固定，因因此用户户选择的的余地较较小，用用于小型型控制系系统；模模块型PPLC提提供多种种I/OO卡件或或插卡，因因此用户户可较合合理地选选择和配配置控制制系统的的I/OO点数，功功能扩展展方便灵灵活，一一般用于于大中型型控制系系统。2输入入输出模模块的选选择输入输出出模块的的选择应应考虑与与应用要要求的统统一。例例如对输输入模块块，应考考虑信号号电平、信信号传输输距离、信信号隔离离、信号号供电方方式等应应用要

34、求求。对输输出模块块，应考考虑选用用的输出出模块类类型，通通常继电电器输出出模块具具有价格格低、使使用电压压范围广广、寿命命短、响响应时间间较长等等特点；可控硅硅输出模模块适用用于开关关频繁，电电感性低低功率因因数负荷荷场合，但但价格较较贵，过过载能力力较差。输输出模块块还有直直流输出出、交流流输出和和模拟量量输出等等，与应应用要求求应一致致。可根根据应用用要求，合合理选用用智能型型输入输输出模块块，以便便提高控控制水平平和降低低应用成成本。考考虑是否否需要扩扩展机架架或远程程I/OO机架等等。3.电源源的选择择PLC的的供电电电源，除除了引进进设备时时同时引引进PLLC应根根据产品品说明书书

35、要求设设计和选选用外，一一般PLLC的供供电电源源应设计计选用2220VVAC电电源，与与国内电电网电压压一致。重重要的应应用场合合，应采采用不间间断电源源或稳压压电源供供电。如如果PLLC本身身带有可可使用电电源时，应应核对提提供的电电流是否否满足应应用要求求，否则则应设计计外接供供电电源源。为防防止外部部高压电电源因误误操作而而引入PPLC，对对输入和和输出信信号的隔隔离是必必要的，有有时也可可采用简简单的二二极管或或熔丝管管隔离。4.存储储器的选选择由于计算算机集成成芯片技技术的发发展，存存储器的的价格已已下降，因因此，为为保证应应用项目目的正常常投运，一一般要求求PLCC的存储储器容量

36、量，按2256个个I/OO点至少少选8KK存储器器选择。需需要复杂杂控制功功能时，应应选择容容量更大大，档次次更高的的存储器器。5.冗余功功能的选选择a控制制单元的的冗余（1）重重要的过过程单元元：CPPU（包包括存储储器）及及电源均均应1BB1冗余余。（2）在在需要时时也可选选用PLLC硬件件与热备备软件构构成的热热备冗余余系统、22重化或或3重化化冗余容容错系统统等。b II/O接接口单元元的冗余余（1）控控制回路路的多点点I/OO卡应冗冗余配置置。（2）重重要检测测点的多多点I/O卡可可冗余配配置。33）根据据需要对对重要的的I/OO信号，可可选用22重化或或3重化化的I/O接口口单元。

37、第二章 机械手手概况2.1搬搬运机械械手的应应用简况况在现代工工业中，生生产过程程的机械械化、自自动化已已成为突突出的主主题。在在机械工工业中，加加工、装装配等生生产是不不连续的的。专用用机床是是大批量量生产自自动化的的有效办办法，程程控机床床、数控控机床、加加工中心心等自动动化机械械是有效效解决多多品种小小批量生生产自动动化的重重要办法法。但除切削削加工本本身外，还还有大量量的装卸卸、搬运运、装配配等作业业，有待待于进一一步实现现机械化化。据资资料介绍绍，美国国生产的的全部工工业零件件中，有有75是小批批量生产产；金属属加工生生产批量量中有四四分之三三在500件以下下，零件件真正在在机床上上

38、加工的的时间仅仅占零件件生产时时间的55。从从这里可可看出，装装卸、搬搬运等工工序机械械化的迫迫切性，工工业机械械手就是是为实现现这些工工序的自自动化而而产生的的。机械械手可在在空间抓抓放物体体，动作作灵活多多样，适适用于可可变换生生产品种种的中、小小批量自自动化生生产，广广泛应用用于柔性性自动线线。国内外机机械工业业、铁路路部门中中机搬运运械手主主要应用用于以下下几方面面：1.热加加工方面面的应用用热加工是是高温、危危险的笨笨重体力力劳动，很很久以来来就要求求实现自自动化。为为了提高高工作效效率，和和确保工工人的人人身安全全，尤其其对于大大件、少少量、低低速和人人力所不不能胜任任的作业业就更

39、需需要采用用机械手手操作。2.冷加加工方面面的应用用冷加工方方面机械械手主要要用于柴柴油机配配件以及及轴类、盘盘类和箱箱体类等等零件单单机加工工时的上上下料和和刀具安安装等。进进而在程程序控制制、数字字控制等等机床上上应用，成成为设备备的一个个组成部部分。最最近更在在加工生生产线、自自动线上上应用，成成为机床床、设备备上下工工序联接接的重要要于段。3.拆修修装方面面拆修装是是铁路工工业系统统繁重体体力劳动动较多的的部门之之一，促促进了机机械手的的发展。目目前国内内铁路工工厂、机机务段等等部门，已已采用机机械手拆拆装三通通阀、钩钩舌、分分解制动动缸、装装卸轴箱箱、组装装轮对、清清除石棉棉等，减减

40、轻了劳劳动强度度，提高高了拆修修装的效效率。近近年还研研制了一一种客车车车内喷喷漆通用用机械手手，可用用以对客客车内部部进行连连续喷漆漆，以改改善劳动动条件，提提高喷漆漆的质量量和效率率。近些年，随随着计算算机技术术、电子子技术以以及传感感技术等等在机械械手中越越来越多多的应用用，工业业机械手手已经成成为工业业生产中中提高劳劳动生产产率的重重要因素素。2.2机机械手的的应用意意义在机械工工业中，机机械手的的应用意意义可以以概括如如下：1.可以以提高生生产过程程的自动动化程度度应用机械械手，有有利于提提高材料料的传送送、工件件的装卸卸、刀具具的更换换以及机机器的装装配等的的自动化化程度，从从而可

41、以以提高劳劳动生产产率，降降低生产产成本，加加快实现现工业生生产机械械化和自自动化的的步伐。2.可以以改善劳劳动条件件、避免免人身事事故在高高温、高高压、低低温、低低压、有有灰尘、噪噪声、臭臭味、有有放射性性或有其其它毒性性污染以以及工作作空间狭狭窄等场场合中，用用人手直直接操作作是有危危险或根根本不可可能的。而而应用机机械手即即可部分分或全部部代替人人安全地地完成作作业，大大大地改改善了工工人的劳劳动条件件。在一一些动作作简单但但又重复复作业的的操作中中，以机机械手代代替人手手进行工工作，可可以避免免由于操操作疲劳劳或疏忽忽而造成成的人身身事故。3.可以以减少人人力，便便于有节节奏地生生产应

42、用机械械手代替替人手进进行工作作，这是是直接减减少人力力的一个个侧面，同同时由于于应用机机械手可可以连续续地工作作，这是是减少人人力的另另一个侧侧面。因因此，在在自动化化机床和和综合加加工自动动生产线线上，目目前几乎乎都设有有机械手手，以减减少人力力和更准准确地控控制生产产的节拍拍，便于于有节奏奏地进行行生产。综上所述述，有效效地应用用机械手手是发展展机械工工业的必必然趋势势。1.3.33机械手手的发展展概况与与发展趋趋势2.3机机械手的的发展概概况专用机械械手经过过几十年年的发展展，如今今已进入入以通用用机械手手为标志志的时代代。由于于通用机机械手的的应用和和发展，进进而促进进了智能能机器人

43、人的研制制。智能能机器人人涉及的的知识内内容，不不仅包括括一般的的机械、液液压、气气动等基基础知识识，而且且还应用用一些电电子技术术、电视视技术、通通讯技术术、计算算技术、无无线电控控制、仿仿生学和和假肢工工艺等，因因此它是是一项综综合性较较强的新新技术。目目前国内内外对发发展这一一新技术术都很重重视，几几十年来来，这项项技术的的研究和和发展一一直比较较活跃，设设计在不不断地修修改，品品种在不不断地增增加，应应用领域域也在不不断地扩扩大。早在400年代，随随着原子子能工业业的发展展，已出出现了模模拟关节节式的第第一代机机械手。50660年代代即制成成了传送送和装卸卸工件的的通用机机械手和和数控

44、示示教再现现型机械械手。这这种机械械手也称称第二代代机械手手。如尤尤尼曼特特(Unnimaate)机械手手即属于于这种类类型。60770年代代，又相相继把通通用机械械手用于于汽车车车身的点点焊和冲冲压生产产自动线线上，亦亦即是第第二代机机械手这这一新技技术进入入了应用用阶段。80-990年代代，装配配机械手手处于鼎鼎盛时期期，尤其其是日本本。90年代代机械手手在特殊殊用途上上有较大大的发展展，除了了在工业业上广泛泛应用外外，农、林林、矿业业、航天天、海洋洋、文娱娱、体育育、医疗疗、服务务业、军军事领域域上有较较大的应应用。90年代代以后，随随着计算算机技术术、微电电子技术术、网络络技术等等的快

45、速速发展，机机械手技技术也得得到飞速速的多元元化发展展。总之，目目前机械械手的主主要经历历分为三三代：第一代机机械手主主要是靠靠人工进进行控制制，控制制方式为为开环式式，没有有识别能能力；改改进的方方向主要要是将低低成本和和提高精精度；第第二代机机械手设设有电子子计算机机控制系系统，具具有视觉觉、触觉觉能力，甚甚至听、想想的能力力。研究究安装各各种传感感器，把把接收到到的信息息反馈，使使机械手手具有感感觉机能能；第三三代机械械手能独独立完成成工作过过程中的的任务。它它与电子子计算机机和电视视设备保保持联系系，并逐逐步发展展成为柔柔性系统统FMSS(Fllexiiblee Maanuffactt

46、uriing Sysstemm)和柔柔性制造造单元FFMC(Fleexibble Mannufaactuurinng CCelll)中重重要一环环。2.4机机械手的的发展趋趋势目前国内内工业机机械于主主要用于于机床加加工、铸铸锻、热热处理等等方面，数数量、品品种、性能方面面都不能能满足工工业生产产发展的的需要。因此，国国内主要要是逐步步扩大机机械手应应用范围围，重点点发展铸铸锻、热热处理方方面的机机械手，以以减轻劳劳动强度度，改善善作业条条件。在在应用专专用机械械手的同同时，相相应地发发展通用用机械手手，有条条件的还还要研制制示教式式机械手手、计算算机控制制机械手手和组合合式机械械手等。将机械

47、手手各运动动构件，如如伸缩、摆摆动、升升降、横横移、俯俯仰等机机构，以以及适于于不同类类型的夹夹紧机构构，设计计成典型型的通用用机构，以以便根据据不同的的作业要要求，选选用不用用的典型型部件，即即可组成成各种不不同用途途的机械械手。既既便于设设计制造造，又便便于改换换工作，扩扩大了应应用的范范围。同同时要提提高精度度，减少少冲击，定定位精确确，以更更好地发发挥机械械手的作作用。此此外还应应大力研研究伺服服型、记记忆再现现型，以以及具有有触觉、视视觉等性性能地机机械手，并并考虑于于计算机机联用，逐逐步成为为整个机机械制造造系统中中的一个个基本单单元。在国外机机械制造造业中，工工业机械械手应用用较

48、多，发发展较快快。目前前主要用用于机床床、模锻锻压力机机的上下下料，以以及点焊焊、喷漆漆等作业业中，它它可按照照事先制制定的作作业程序序完成规规定的操操作，但但是还不不具备任任何传感感反馈能能力，不不能应付付外界的的变化。如如发生某某些偏离离时，就就将引起起零部件件甚至机机械手本本身的损损坏。为为此，国国外机械械手的发发展趋势势是大力力研制具具有某些些智能的的机械手手，使其其拥有一一定的传传感能力力，能反反馈外界界条件的的变化，做做出相应应的变更更。如位位置发生生稍些偏偏差时，即即能更正正，并自自行检测测，重点点是研究究视觉功功能和触触觉功能能。视觉功能能即在机机械手上上安装有有电视照照相机和和光学测测距仪（即即距离传传感器）以以及卫星星计算机机。工作作时，电电视照相相机将物物体形象象变成视视频信号号，然后后传送给给计算机机，以便便分析物物