plc机械手毕业设计的开题报告精选(2)

前苏联从 60 年代以来开始发展机械手并应用于各类生产中，最主要是应用于机械工业，为了减轻劳动强度，自动化水平较低。到 70 年代中期时使用较为广泛，且超过一半是由国内生产。
　　
　　中国经历了 70 年代的萌芽期，主要以引进先进技术为主，代替部分人工劳动；80 年代的开发期，如上海 ABB 工程有限公司、沈阳新松机器人自动化股份有限公司等均，90 年代的应用期，如柯马（上海）汽车设备有限公司、青岛欧地希机电（青岛）有限公司等均开发适用于用户要求的机械手。就目前来看国内使用的机械手进口所占比例依然较大，2012 年各占 50%左右，约 15000 台。在我国从制造大国向制造强国迈进过程中，还面临着国际环境与技术、分工的巨大挑战，发展自动化产业是政府必须主导且已经给予资金和政策扶持的重要产业，相信随着我国综合国力增强，科技不断进步，国产机械手应用于生产及走出国门将会更为广泛。
　　
　　我国机械手应用主要分布在上海、辽宁等，华东地区占全国 56%左右。主要应用于焊接、装配、喷涂、搬运等制造行业机械手；水下机械手、农业机械手、微操作机械手、医疗机械手、军用机械手、娱乐机械手等非制造业机械手。其控制方式主要基于单片机技术和 PLC 技术为核心，且 PLC 应用发展趋势更为出众。
　　
　　1972年我国第一台机械手在上海开发成功。随后各大型公司都逐渐开始研制和应用机械手。从1986年到1990年政府的第七年“五年计划”就将工业机械器人列入了优先发展的地位，通过立项投入了较大的人力与物力研究工业机器人应用于工农业生产的活动。并且研究制造了相关的工业机器人成果，如北京机械自动化研究所设计制造的喷涂机器人；大连机床研究所设计制造的氩弧焊机器人等等。
　　
　　相关的专用机器人的配套部件如专用轴承、传感器、伺服电动机等也研制出来并广泛使用。其中的关键性部件――控制器是由中国科学院沈阳自动化研究所和北京科技大学机械人研究所共同科研攻关的成果。随着计算机技术、机械制造技术及自动控制理论的发展，我国在许多工业上采用了机器人控制技术，尤其是近年以来，柔性制造技术和工厂的自动化技术不断应用生产实践，代替了许多繁重的体力劳动，改善了工人的劳动条件，也体现了工业机器人应用生产的强大生命力，不断推动科技更新，设备更新。
　　
　　三、研究目的
　　
　　在目前广泛应用的人机工程学科中，工业机器人技术越来越受到重视，工业生产领域中应用的机械手又叫做“工业机械手”,是工业机器人学科的一个分支。
　　
　　在实际的生产过程中，应用机械手系统不但可以提高生产的自动化水平和劳动生产率，还可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产。
　　
　　机械手主要由手部、运动机构和控制系统组成。起固定支撑作用的机架、机械臂和气爪组成手部控制环节，气爪的主要工作任务是吸持工件，部分较灵活的机械手上安装了手指，类似人类手指可较灵活实现物体抓放，目前最先进的机械手中安装了传感器，可以感知抓紧的力大小，一般安装在最前端。机械臂主要实现支撑相应的机械手及辅助部分，实现手臂的伸缩、回转等控制，保证机械手准确抓住工件。机械手的运动主要有伸缩、回转、垂直六个方向，各方向运动功能实现依靠气缸，由 PLC 控制的电磁阀的得电、失电来实现。其运动功能实现还有采用液压控制系统、电气驱动系统和机械驱动的控制方式，对于要求夹紧力较大的可首选液压驱动方式，驱动力不要求太大的可采用气压传动实现。
　　
　　机械手的手臂部分采用气压方式执行缸来做水平与垂直方向的运动控制，由气压缸与马达等组成，一般由4-6个自由度，较先进的也有更多自由度的机械手。液压驱动方式主要用于重型工业设备，其特点压力高、体积小、出力大且平稳。
　　
　　成本较高且需配备压力源，较繁锁。故综合比较我们课题研究的是目前在食品机械、医药等具有广泛使用潜力的气动机械手控制。
　　
　　电气驱动时，直线运动可以采用电动机带动丝杆、螺母机构。我们通用的机械手则考虑到用步进电动机、直流或交流伺服电机和变速箱等电气驱动，有动力源简单、维护和使用比较方便。驱动机构采用一种形式的动力，力量比较大。
　　
　　本次设计选用气动技术为机械手的驱动系统，是基于气动技术以下优点：以压缩空气为介质，在生活中十分方便获得气源；气动系统动作迅速、平稳、可靠、节能、工作寿命长、结构简单、重量轻特别是对环境没有污染、易于控制和维护。
　　机械手的控制要素主要包括工作的顺序、能提起多大的重量、运动的时间、到达的位置等。具体还要加上点控和连续控制。
　　
　　四、主要研究内容
　　
　　研究课题以气压传动控制的机械手为研究对象，以原位为右上角为起点分别完成“左旋→水平伸出→下降→抓物→上升→水平缩回→右旋→臂水平伸出→下降→放松→上升→臂收缩→右旋→原位”的控制过程为工艺路线，各环节的转换采用传感器来实现检测到位情况。气压传动机械手的动作操作方式分为手工操作方式和自动操作方式。手工操作方式指的是各气缸的运动单独由手动按钮按各动作依次进行操作的控制方式，如垂直运动上设置两个按钮，一个向上运动，另一个向下运行。自动操作是指在PLC程序控制下各动作按规定线路自动执行完成。自动操作可以分为单周期操作与连续操作两种方式。单周期操作是指气压传动机械手从原点开始→按启动按钮→机械手自动完成从原位执行完所有一个周期的动作后停止。连续操作是指机械手从原点开始→按启动按钮→机械手的动作将自动地、连续不断地进行周期性循环执行。在工作中如果按停止按钮，机械手将继续完成一个周期的动作，然后回到原点自动停止。整个控制过程功能的实现要求基于PLC为技术核心，形成“气动-传感器-PLC”的自动化装置。经调研及查阅资料表明选用气动控制实现工作行程300-400mm,运动负载最大质量为10kg,移动速度为3m/min的要求较为实用。