【正文】 AUV)與單關(guān)節(jié)機(jī)械 手的協(xié)調(diào)控制研究[1 ] , 日本開展的水下電動(dòng)機(jī)械手與Tw in2Burger AUV 之間的控制技術(shù)研究[2 ] , 另有部分單位對半自主作業(yè)型AUV 展開研究, 如夏威夷大學(xué)啟動(dòng)的SAUV IM [3 ](Sem i2A utonomousU nderw aterV eh icle fo r In2tervent ionM issions)項(xiàng)目, 韓國海洋系統(tǒng)發(fā)展中心開展的半自主作業(yè)型水下機(jī)器人計(jì)劃, 法國Cyber2net ix 公司進(jìn)行的輕作業(yè)型AUV 開發(fā), 美國Woods Ho le 海洋學(xué)研究所著手研制的半自主作業(yè)型11 000 m 混合型遙控水下機(jī)器人[4 ] , 均對半自主水下機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行載體和機(jī)械手的開發(fā)設(shè)計(jì)。同時(shí)，在其它行業(yè)和工業(yè)部門，也將隨著工業(yè)技術(shù)水平的不斷提高，而逐步擴(kuò)大機(jī)械手的使用。(三)發(fā)展組合式機(jī)械手從機(jī)械手本身的特點(diǎn)來說，可變程序的機(jī)械手更適應(yīng)產(chǎn)品改型、設(shè)備更新，多品種 小批量的要求，但是它的成本高，專用機(jī)械手價(jià)廉，但適用范圍又受到限制。它可以簡化結(jié)構(gòu)，兼顧了使用上的專用性和設(shè)計(jì)上的通用性，便于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計(jì)和組織專業(yè)化生產(chǎn)，有利于提高機(jī)械手的質(zhì)量和降低造價(jià)，是一種有發(fā)展前途的機(jī)械手。這就需要一個(gè)能處理大量信息的計(jì)算機(jī)，要求人與機(jī)器“對話”進(jìn)行信息交流。四、存在問題(一)應(yīng)具有足夠的握力(HP夾緊力)在確定手指的握力時(shí)，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證工件不致產(chǎn)生松動(dòng)或脫落。對于移動(dòng)型手指只有開閉幅度的要求。(五)應(yīng)考慮被抓取對象的要求1．抓取形狀手指形狀應(yīng)根據(jù)工件形狀而設(shè)計(jì)。對于工件表面質(zhì)量要求高的，抓取時(shí)盡 量避開高質(zhì)量表面或在手指上加軟質(zhì)墊片(如橡皮、泡沫塑料、石棉襯墊等)以防夾持時(shí)損壞工件。五、主要參考文獻(xiàn)［1］，20129.［2］，20049.［3］，200512.［4］，20004.［5］，20133.［6］吳志敏，20091.［7］，200811.［8］張海英，陳子珍，20105.［9］李明，20098.［10］張慧鵬，劉小琴，20098.[11] 李湘?zhèn)?，卿艷梅，20081.[12] 王宏，姬彥巧，20069.[13] 姬彥巧，王宏，20066.[14] 張奇峰，唐元貴，20073.[15] 楊永清，郭虹，20081.[16] De Xu,Carlos Calderon,John Analysis of the Inverse Kinematics for a 5DOF Manipulator.[17] FENG Fei,LIU Hong,CAI Schemes and Comparison Research of the Endeffector of Large Space Manipulator,2012.[18] GUAN Liwen,WANG Jinsong,WANG Feedforward Control of a Novel 3DOF Parallel Manipulator,2011.[19] ZHU Xiaorong,SHEN design lf the link lengths for a planar parallel manipulator,201212.[20] GE Hao,GAO Design for Heavypayload Forging Manipulators,：年 月 日說明：：B5紙。現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人是人類真正的奇跡工程。目前，由于機(jī)器人的研制和開發(fā)涉及多方面的技術(shù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，開發(fā)和研制的成本普遍較高，在某種程度上限制了該項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，因此，研制經(jīng)濟(jì)型、實(shí)用化、高可靠性機(jī)器人系統(tǒng)具有廣泛的社會現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本文結(jié)合塑料一次擠出成型機(jī)和塑料抓取機(jī)械手的研制過程中出現(xiàn)的問題，綜述近幾年機(jī)器人技術(shù)研究和發(fā)展的狀況，在從分發(fā)揮機(jī)、電、軟、硬件各自特點(diǎn)和優(yōu)勢互補(bǔ)的基礎(chǔ)上，對物料抓取機(jī)械手整體機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)，提出了一套經(jīng)濟(jì)型設(shè)計(jì)方案。由于步進(jìn)電機(jī)能都直接接收數(shù)字量，響應(yīng)速度快而且工作可靠并無累計(jì)誤差，常用作數(shù)字控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力元件，因此，在驅(qū)動(dòng)裝置中采用由步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成的環(huán)控制方式，這種方式技能滿足控制精度的要求，又能達(dá)到經(jīng)濟(jì)型、實(shí)用化目的。其結(jié)果是減少了伺服相應(yīng)的速度和阻尼，限制了京都和最終效應(yīng)的速度，使系統(tǒng)僅適用于有限精度的工作。自從機(jī)械手問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。工業(yè)機(jī)器人集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體化的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。后者因設(shè)計(jì)復(fù)雜, 需較多繼電器,接線繁雜, 易受車體振動(dòng)干擾,而存在可靠性差、故障多、維修困難等問題。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。機(jī)械手越來越廣泛的得到了應(yīng)用，在機(jī)械行業(yè)中它可用于零部件組裝，加工工件的搬運(yùn)、裝卸，特別是在自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床上使用更普遍。而目前我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機(jī)械手的研究和開發(fā)直接影響到我國自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。 Material mechanical arm design性 質(zhì): R畢業(yè)設(shè)計(jì) □畢業(yè)論文教 學(xué) 院：系別： 學(xué)生學(xué)號： 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 職稱： 起止日期：機(jī)電工程學(xué)院 機(jī)械電子工程系 11410209 吉國光 機(jī)自1102 王集思 實(shí)驗(yàn)師 ～吉 林 化 工 學(xué) 院Jilin Institute of Chemical Technology吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述摘要：在工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度，工業(yè)機(jī)械手被廣泛應(yīng)用。工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)能較鮮明地體現(xiàn)機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)構(gòu)思。分手部、手腕、手臂、液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)五部分，每部分都對各部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較為詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，根據(jù)要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了部件材料和器件的選擇。在之前的生產(chǎn)搬運(yùn)過程中，傳統(tǒng)的搬運(yùn)設(shè)備往往不能滿足易損壞物品的要求。但隨著20世紀(jì)50年代一種類似于人手的機(jī)械手的興起，給這種易損壞物品在搬運(yùn)方式上帶來全新的改變。機(jī)械手是近年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，其中物料抓取機(jī)械手就是較為典型的一種機(jī)械手。物料搬運(yùn)機(jī)械手能實(shí)現(xiàn)的功能應(yīng)有：①在本系統(tǒng)中給機(jī)械手提供四個(gè)自由度的選擇，可根據(jù)實(shí)際物料情況選擇自由度；②利用傳感器掃描物料，獲得物料的基本特征（形狀、尺寸、重量、材料等）；③提供物料是否在加工包裝確定；④提供物料信息庫查詢和搬運(yùn)物料方式信息庫查詢；⑤提供二維碼生成服務(wù)，即給掃描后的物料根據(jù)其特征由物料搬運(yùn)方式信息庫生成相應(yīng)信息的二維碼； ⑥提供機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)抓取物件的選擇（夾持型、托持型、吸附型）；⑦提供機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方式的選擇（根據(jù)精度和重量選擇液壓、氣壓、電氣、機(jī)械驅(qū)動(dòng)）；⑧提供機(jī)械手控制方式工作順序和運(yùn)動(dòng)速度的選擇；⑨提供機(jī)械手控制方式選擇（點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制）。執(zhí)行部分能實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作應(yīng)包括水平伸出、夾持物件、豎直上升、豎直下降、順向轉(zhuǎn)動(dòng)、逆向轉(zhuǎn)動(dòng)、松開物件等動(dòng)作[3]。 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是物料搬運(yùn)機(jī)械手的核心部分。運(yùn)動(dòng)速度過高，無法保證機(jī)械手搬運(yùn)物料的平穩(wěn)性。模塊化可以使得裝置的維修更加方便，更加高效。如果未來的物料搬運(yùn)機(jī)械手能實(shí)現(xiàn)無給油潤滑，那么將極大地豐富機(jī)械手的應(yīng)用范圍。這對于機(jī)械行業(yè)是個(gè)機(jī)遇，也是個(gè)挑戰(zhàn)。工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科——機(jī)械手工程。他的特點(diǎn)是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用的更為廣泛。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡稱通用機(jī)械手。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機(jī)械手。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂回轉(zhuǎn)、俯仰，用液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓最存儲裝置。該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)，臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、采用液壓驅(qū)動(dòng)，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。美國還十分注意提高機(jī)械手的可靠性，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，降低成本。德國機(jī)器制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。1979年日本機(jī)械手的產(chǎn)值達(dá)443億日元，產(chǎn)量為14535臺。截止1979年，機(jī)械手累計(jì)產(chǎn)量達(dá)56900臺。第二代機(jī)械手正在加緊研制。第三代機(jī)械手（機(jī)械人）則能獨(dú)立地完成工作過程中的任務(wù)。工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象?？稍跈C(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)很大程度上不是連續(xù)的。本文以能夠?qū)崿F(xiàn)這類工作的搬運(yùn)機(jī)械手為研究對象。加工箱體類零件的組合機(jī)床自動(dòng)線，一般采用隨行夾具傳送工件，也有采用機(jī)械手的，如上海動(dòng)力機(jī)廠的氣蓋加工自動(dòng)線轉(zhuǎn)位機(jī)械手。如上海第二汽車配件廠的燈殼沖壓生產(chǎn)線機(jī)械手（生產(chǎn)線中有兩臺多工位機(jī)床）和天津二注塑機(jī)有加料、合模、成型、分模等自動(dòng)工作循環(huán)，裝上機(jī)械手的自動(dòng)裝卸工件，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)。以控制器的核心計(jì)算機(jī)的分布方式來看，機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件控制結(jié)構(gòu)大體可分為集中控制、主從控制、分級控制等三類。PLC控制機(jī)械手可按使用要求選購相應(yīng)的產(chǎn)品完成復(fù)雜的邏輯控制，邏輯控制為主，也可以組成模擬量控制系統(tǒng)，軟硬件開發(fā)工作量較少，輸出帶負(fù)載能力和抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，成本較為高。機(jī)械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人，它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。在這一需求背景下，美國于1947年開發(fā)了遙控機(jī)械手，1948年又開發(fā)了機(jī)械式的主從機(jī)械手。這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人。機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。控制系統(tǒng)是通過對機(jī)械手每個(gè)自由度的電機(jī)的控制，來完成特定動(dòng)作。機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨(dú)立的控制裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，迅速發(fā)展起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。二是海內(nèi)塑料加工產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，對塑料機(jī)械的需求旺盛。?‘無人工廠’并不是說完全沒有人,但會大規(guī)模壓縮人工數(shù)量,甚至可達(dá)到90%的水平。?據(jù)深圳眾為興技術(shù)股份有限公司市場總監(jiān)李悅偉說：?隨著一些地區(qū)勞動(dòng)力短缺現(xiàn)象日益嚴(yán)重,機(jī)器人的需求將逐漸增加,這也將倒逼機(jī)器人科研技術(shù)實(shí)現(xiàn)更多突破、更多國產(chǎn)化。并且機(jī)械手依舊在發(fā)展，在進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域更在向著非制造業(yè)和服務(wù)業(yè)發(fā)展，可以預(yù)見，機(jī)械手一定會繼續(xù)蓬勃發(fā)展，為其涉及的行業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。值得重視的是，隨著機(jī)電一體化的發(fā)展，控制系統(tǒng)將向基于PC 機(jī)的開放型控制器的方向發(fā)展，并且，隨著傳感器作用的日益加重，由?可編程控制器、傳感器、動(dòng)作元件?組成的典型的自動(dòng)化控制系統(tǒng)依然會是主流發(fā)展方向，在此系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的?開關(guān)控制?也將轉(zhuǎn)變?yōu)?反饋控制?，從而進(jìn)一步提升系統(tǒng)的精度。事實(shí)上,當(dāng)前勞動(dòng)力成本上升的情況,決定了東莞等地?機(jī)器換人?戰(zhàn)略實(shí)施的必要性。該公司正在推進(jìn)的?無人工廠?建造體系首期計(jì)劃投入1000個(gè)無人機(jī)械手,前期已有100個(gè)機(jī)械手率先?上崗?。我國塑料機(jī)械已成為機(jī)械制造業(yè)發(fā)展最快的行業(yè)之一，年需求量在不斷的加大。機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動(dòng)條件?？刂葡到y(tǒng)的核心通常是由單片機(jī)或dsp等微控制芯片構(gòu)成，通過對其編程實(shí)現(xiàn)所要功能。