机械手控制系统设计毕业论文
机械手设计的毕业论文
机械手设计的毕业论文机械手设计的毕业论文在现代工业领域，机械手作为一种重要的自动化设备，被广泛应用于生产线上的各个环节。
机械手的设计与优化是一个复杂而又关键的任务，需要考虑到多个因素，如精度、速度、负载能力等。
本篇论文将探讨机械手设计的一些关键问题，并提出一种新的设计方案。
首先，机械手的结构设计是决定其性能的关键因素之一。
常见的机械手结构包括串联结构、并联结构和混合结构。
串联结构由多个连杆组成，具有较高的精度和刚度，适用于需要高精度操作的场景。
并联结构由多个平行连杆和执行器组成，具有较高的负载能力和速度，适用于需要承载重物和快速操作的场景。
混合结构则结合了串联结构和并联结构的优点，可以根据具体需求进行灵活配置。
本论文将采用混合结构设计机械手，以兼顾精度和负载能力。
其次，机械手的运动学分析是设计过程中的重要一环。
通过对机械手的运动学分析，可以确定各个关节的运动范围和姿态，为后续的轨迹规划和控制提供依据。
机械手的运动学分析可以通过解析方法和数值方法两种途径进行。
解析方法适用于简单的机械手结构，通过代数方程求解关节角度和末端位置。
数值方法适用于复杂的机械手结构，通过迭代计算关节角度和末端位置。
本论文将采用数值方法进行机械手的运动学分析，以适应复杂的设计需求。
然后，机械手的轨迹规划是实现预定任务的关键一步。
轨迹规划旨在确定机械手末端执行器的运动轨迹，使得其能够在给定的时间内到达指定位置，并保持所需的速度和加速度。
常见的轨迹规划算法包括插值方法和优化方法。
插值方法通过在给定的关键点之间进行插值，生成平滑的轨迹。
优化方法通过优化目标函数，如最小化时间、最小化能量消耗等，生成最优的轨迹。
本论文将采用插值方法进行机械手的轨迹规划，以保证运动的平滑性和连续性。
最后，机械手的控制系统是实现精确控制的核心。
机械手的控制系统包括传感器、执行器和控制器等组成部分。
传感器用于获取机械手和工件的状态信息，执行器用于执行控制指令，控制器用于计算控制指令并发送给执行器。
机械手毕业论文
机械手毕业论文机械手毕业论文摘要：机械手是一种能够模拟人类手臂动作的机器人装置，广泛应用于工业生产线和医疗领域。
本文通过对机械手的结构、控制系统和应用领域进行研究，旨在探讨机械手在未来的发展潜力和应用前景。
引言：机械手作为一种重要的自动化装置，已经在工业生产中发挥着重要的作用。
随着科技的不断进步，机械手的应用领域也在不断扩大。
本文将从机械手的结构、控制系统和应用领域三个方面进行探讨。
一、机械手的结构机械手的结构主要由机械臂、末端执行器和传感器组成。
机械臂是机械手的主体部分，通常由多个关节组成，可以模拟人类手臂的运动。
末端执行器是机械手的手指部分，可以进行抓取、放置和操作物体等动作。
传感器用于感知环境和物体，为机械手提供实时的反馈信息。
二、机械手的控制系统机械手的控制系统是保证机械手正常运行的核心部分。
控制系统通常由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括电机、传感器和控制器等，用于实现机械手的运动和感知。
软件部分则包括控制算法和编程语言等，用于控制机械手的动作和决策。
三、机械手的应用领域机械手在工业生产线上的应用非常广泛。
它可以完成重复、繁琐和危险的工作，提高生产效率和质量。
同时，机械手还被应用于医疗领域。
它可以进行精确的手术操作，减少手术风险和创伤。
此外，机械手还被用于残疾人辅助器具的研发和生产，为残疾人提供更好的生活品质。
四、机械手的未来发展潜力随着科技的不断进步，机械手的未来发展潜力巨大。
首先，机械手可以与人类进行更加复杂和精细的合作。
通过人机协作，机械手可以更好地适应不同的工作环境和任务需求。
其次，机械手可以与人工智能技术相结合，实现更高级的自主决策和学习能力。
最后，机械手还可以应用于更多领域，如军事、航天和探险等，为人类创造更多的可能性。
结论：机械手作为一种重要的自动化装置，已经在工业生产和医疗领域发挥着重要的作用。
通过对机械手的结构、控制系统和应用领域进行研究，我们可以看到机械手在未来的发展潜力和应用前景。
基于PLC的机械手模型控制系统的毕业设计论文
基于PLC的机械手模型控制系统的设计摘要PLC是以现代微处理器技术为核心的控制器，作为一种通用的工业控制器，其可靠性高、抗干扰能力强；PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性，此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息；PLC采用光电隔离和滤波技术技术有效抑制外部干扰源对PLC的影响，此外PLC还可在强、通用性好；开发周期短，功耗小。
本课题对现代工业的的发展具有很重要的意义。
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。
机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。
工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。
广泛采用工业机器人，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。
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。
关键词：机械手；PLC；变频器；伺服控制器；Design of Manipulator Model Control System based on PLCAbstractPLC is based on modern microprocessor technology as the core of the controller, as a general industrial controller, its large scale integrated circuit technology, the strict production craft manufacture, internal circuit take advanced anti-interference technology, addition, PLC with , failure can be to send out a warning message; PLC adopts photoelectric isolation and filtering techniques technology effectively restrain the interference sources to the influence of the external PLC, in addition PLC still can be in strong, the general good; Short development cycle, power consumption is small. This topic to the development of the modern industry is an important meaning.In the industrial production and other fields because of the need to work, people are often and poisonous gas of the factors such as endanger life. Since the advent since manipulator, the corresponding problems solved. In the space manipulator can catch, put, moving objects, flexible movement, and is suitable for the production of varieties of can transform and small batch automation production, widely used in flexible automatic line. Robots are usually made of of materials, in order to adapt to the site of the bad environment, and greatly reduce the labor intensity, and improve work efficiency. Manipulator is an important part of the industrial robot, and in many cases it can be called industrial robots. Industrial robot is a collection of machinery, electronics, control, computer, sensors, artificial intelligence science advanced technology in one of the modern manufacturing important automation equipment. Widely used industrial robots, not only can improve the quality of products and production, and to ensure safety and security, improve working environment, reduce labor intensity and improve labor productivity, save the materials consumption and reduce the production cost, the product development, gradually developed into with small device for processing the core automation technology, computer technology, communication technology integration of new industrial automatic control device.Key words: manipulator; PLC; Variable-frequency Drive；servo drives；目录摘要 (1)Abstract (1)第一章绪论 (3)1.1 国内外机械手研究概况 (3)1.2 课题研究的内容 (5)第二章系统硬件设计 (7)2.1 机械手控制方式的选择 (7)2.1.1 控制方式的分类 (7)2.1.2 机械手控制方式的选定 (7)2.2 总体方案设计 (8)2.2.1 方案设计 (8)2.2.2 参数 (10)2.3 系统架构及工作流程图 (10)第三章传动带传动及控制系统的设计 (12)3.1 传动带系统构件概述 (12)3.2 电动机的介绍及选用 (12)3.2.1 电动机选用及运行参数 (12)3.2.2 电力拖动系统及变频调速 (13)3.3 传感器 (14)3.3.1光电传感器的分类 (14)3.3.3常用参数 (17)3.3.4 光电传感器选用 (18)3.4 变频调速及变频器的选用 (18)第四章物件搬运系统的设计 (23)4.1 总体设计思路 (23)4.2 气缸的介绍及选用 (24)4.3 伺服电机和伺服控制器的选用 (25)第五章软件系统软件设计 (25)参考文献 (26)致谢 (27)第一章绪论1.1 国内外机械手研究概况在现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。
基于PLC的机械手控制系统设计毕业设计论文
题目：基于PLC的机械手控制系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
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作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
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涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
基于PLC的机械手控制系统设计论文
文华学院毕业设计(论文)基于PLC的机械手控制系统设计目录摘要 (3)关键词3Abstract41. 可编程控制器PLC61.1 PLC简介61.2 PLC部结构61.2.1 中央处理器CPU71.2.2 存储器71.2.3 输入输出单元71.2.4 电源部分91.3 PLC的选型92. 机械手概况112.1 机械手的起源与发展112.2 机械手的工作原理113. 机械手控制系统123.1 基于PLC的机械手控制系统的研究意义123.2 基于PLC机械手设计的优点123.3 机械手实现的功能 (13)4. 基于PLC机械手控制系统设计 (14)4.1 I\O点分配144.1.1 电器元件的选择144.1.2 I\O分配144．2 .硬件接线图 (15)4.2.1 电气主接线154.2.2 PLC输入接线164.2.3 PLC输出接线174．3 控制流程图184．4 程序梯形图184．5 人机界面设计23结束语26参考文献27致 27基于PLC的机械手控制系统设计摘要随着社会的进步，工业自动化发展尤为瞩目，各种机械自动化设备的产生，逐步取代了传统手工制作。
自动化流水线的产生，不仅大大提高了工作效率，也让许多人工操作存在安全隐患的流程被机械设备替代，让现代工业变得更具人性化。
机械手在当代自动化流行中起着重要的作用，一方面其能够在高温、腐蚀性、有毒等恶劣环境下持续工作，另一方面其在完成抓取、转移、旋转、释放等动作时候精确度也较高。
机械手的动作是由精确的控制系统来控制完成的，从早期的继电器控制系统发展到如今的PLC控制系统，机械手技术的更新就是控制系统的发展和完善。
本次课题是选用三菱公司的FX系列PLC，完成对电动工具电机的抓取转移以与零件的压装动作。
电气设备有PLC、触摸屏、传感器、直流电源等。
通过可编程控制器的程序设计，完成相应的动作，实现控制功能。
关键词：机械手；PLC；控制；设计The design of control system of manipulator based onPLCAbstractAlong with social progress, industrial automation development is particularly attention, produce a variety of machinery automation equipment, and gradually replaced the traditional hand-made. Automated assembly line production, not only greatly improve the work efficiency, but also to many unsafe manual processes are replaced by machinery and equipment, so that modern industry to become more humane.Robotic automation plays in contemporary popular an important role, on the one hand it can continue to operate at high temperatures, corrosive, toxic and other harsh environments, on the other hand its complete capture, transfer, rotation, and other movements release time accuracy also higher. A robot is controlled by a precise system control is completed, from the early development of the relay control system to today's PLC control system, the development of robot technology update is the control system and perfect.The issue is the choice of Mitsubishi FX series PLC, the completion of the press-fit electric power tools and part of the transfer operation crawl. Electrical equipment PLC, touch screen, sensors, DC power supplies. By PLC programming, complete theappropriate actions to achieve the control function.Key Words：manipulator;PLC;control;design1 可编程控制器PLC1.1 PLC简介可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）由上世纪60年代提出，首先是为了取代继电器控制装置。
毕业设计(论文)基于三菱FX系列PLC的机械手控制系统设计
可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。
高可靠性（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离；（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10～20ms；（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰；（4）采用性能优良的开关电源。（5）对采用的器件进行严格的筛选；（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大；（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。
同时，借助组态软件的辅助作用，大大提高了系统的工作效率。因此，在自动化机床和综合加工自动生产线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进行生产。
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。工业机械手是工业机器人的一个重要分支。它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。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。
机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统构成。
执行机构包括手部、手臂和躯干。手部装在手臂前端，可以转动、开闭手指。机械手手部的构造系统模仿人的手指，分为无关节、固定关节和自由关节三种。手指的数量又可以分为二指、三指、四指等，其中以二指用得最多。可根据夾持
对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作的需要。本设计采用二指的构造。手臂的作用是引导手指准确地抓住工件，并运送到所需要的位置上。为了使机械手能够正确地工作，手臂的三个自由度都需要精确地定位。总之，机械手的运动离不开直线移动和转动二种，因此它采用的执行机构主要是直线液压缸、摆动液压缸、电液脉冲马达、伺服液压马达、交流伺服电动机、直流伺服电动机和步进电动机等。躯干是安装手臂、动力源和各种执行机构的机架。
机械手plc控制设计毕业论文
机械手plc控制设计毕业论文机械手PLC控制设计毕业论文引言：机械手是一种能够模拟人手运动的机械装置，广泛应用于工业生产线、医疗手术等领域。
PLC（可编程逻辑控制器）作为一种常见的自动化控制设备，被广泛应用于机械手的控制系统中。
本篇论文将探讨机械手PLC控制设计的相关内容，包括PLC选型、控制算法设计以及实验验证等。
一、PLC选型在机械手的PLC控制设计中，PLC选型是至关重要的一步。
首先，需要考虑机械手的运动范围、负载能力以及精度要求等因素，以确定所需的PLC输入输出点数和处理能力。
其次，还需考虑PLC的可靠性、稳定性以及扩展性等因素，以满足未来可能的升级需求。
最后，还需考虑PLC的成本，以确保在满足需求的前提下，控制系统的成本能够得到合理控制。
二、控制算法设计机械手的控制算法设计是机械手PLC控制设计中的核心环节。
根据机械手的运动特性和任务需求，可以采用不同的控制算法。
常见的控制算法包括位置控制、速度控制和力控制等。
位置控制是通过控制机械手的关节角度或末端执行器的位置来实现目标位置的控制。
速度控制则是通过控制机械手的关节角速度或末端执行器的速度来实现目标速度的控制。
力控制则是通过控制机械手的关节力矩或末端执行器的力来实现目标力的控制。
在实际应用中，常常需要综合考虑多种控制算法，以实现更加精确和灵活的控制。
三、实验验证为了验证机械手PLC控制设计的有效性和性能，需要进行实验验证。
首先，需要搭建机械手的实验平台，包括机械结构、传感器和执行器等。
其次，需要编写PLC程序，实现机械手的控制算法。
在实验过程中，需要采集和分析机械手的运动轨迹、力矩以及控制误差等数据，以评估控制系统的性能。
最后，可以通过与其他控制方法进行比较，验证机械手PLC控制设计的优势和局限性。
结论：机械手PLC控制设计是一项复杂而重要的任务，涉及到PLC选型、控制算法设计以及实验验证等多个方面。
合理的PLC选型能够满足机械手的控制需求，并确保系统的可靠性和稳定性。
机械手毕业设计论文
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊机械手毕业设计论文第一章总论1.1 机械手的概况及要求1.1.1 机械手的概况工业机器人由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置等构成，它是一种能够仿人操作、自动控制、可以重复编制程序、并能够在三维空间完成各种作业的机电一体化生产设备。
机器人技术是结合了计算机、控制、机构学、信息和传感器技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代十分活跃且应用尤其广泛的领域。
它的应用情况如何，是一个国家工业自动化水平的标志。
机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器的特长的一种拟人的电子装置，既有人对环境的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上来说它是机器发展过程的必然产物，是工业以及非产业界的重要生产和服务性的设备，也是先进的自动化生产过程中不可缺少的自动化设备。
机械人的应用会带来巨大的社会效益和经济效益。
社会效益：1、可以改善工作人员的劳动环境，使工人安全性提高，劳动强度降低。
2、在科学研究和生产等众领域机器人可以代替人类做人类难以完成的工作。
3、在无故障的情况下，工作时不会受到情绪的影响。
经济效益：1、可以提高生产效率。
2、可以提高产品质量。
3、可以减少工作场地。
4、可以降低成本，包括劳动成本，节能和节省原材料。
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊5、可以简化管理，降低库存。
6、可以做到产品批量可大可小，品种多样化，转产周期快1.1.2 对机械手的一般要求机械工业中应用机械手的主要目的，一是解决生产过程自动化，二是改善劳动条件，降低劳动强度，提高劳动生产率和降低成本。
因此要求机械手成本低，品种多样化，零件、元件系列化、通用化、标准化、性能化、性能稳定可靠。
一、降低机械手的成本为扩大机械手的使用范围，必须降低机械手的成本。
毕业设计(论文)-PLC气动机械手设计
摘要为工业机械手研制一个技术性能优良的控制系统，对于提高工业机械手的整体技术性能来说具有十分重要的意义。
本论文正是针对这一课题，选择了可编程控制器(PLC)作为工业机械手的控制系统，这对提升工业机械手的整体技术性能起到了良好的作用。
本论文的控制对象是由三个搬运机械手组成的机械手群，每个机械手完成八个根本动作，三个机械手互相配合动作。
机械手由气缸驱动，气缸受电磁阀控制。
限位开关检测机械手是否到达固定位置。
可编程控制器(PLC)控制每个机械手的动作，实现机械手群的自动运行。
本论文可编程控制器(PLC)选用西门子〔SIEMENS〕公司S7–200系列的CPU224，并扩展了EM221数字量输入模块和EM222继电器输出模块。
机械手的开关量信号直接输入PLC，PLC通过中间继电器对电磁阀加以控制。
在软件上，设计了主程序和子程序。
主程序控制机械手群动作，子程序控制每个机械手动作。
本论文的重点放在PLC各硬件局部的设计和介绍、PLC梯形图的编写上。
在整体设计过程中按照“提出问题，分析问题，解决问题〞的主导思想，对整个系统的设计工作做出了细致的阐述。
关键词：可编程控制器(PLC)；气动机械手；梯形图；CPU224；AbstractDevelops a technical performance fine control system for the industry manipulator, regarding enhances the industry manipulator's overall technical performance to have the extremely vital significance. The present paper is precisely in view of this topic, chose programmable logical controller (PLC) to take the industry manipulator's control system, this to promoted the industry manipulator's overall technical performance toplay the good role.The present paper controlled member is by three the manipulator group which transports the manipulator to be posed, each manipulator pletes eight elementary actions, three manipulators coordinate the movement mutually. The manipulator actuates by the air cylinder, air cylinder solenoid valve control. The limit switch examines the manipulator whether arrives the stationary position.The programmable logical controller (PLC) controls each manipulator's movement, realizes the manipulator group automatic movement. Present paper programmable logical controller (PLC) selects SIEMENS Corporation S7–200 series CPU224, and expanded the EM221 numeral quantity load module and the EM222 relay output module. Manipulator's switch quantity signal direct input PLC, PLC controls through the intermediate relay to the solenoid valve. On the software, has designed the master routine and the subroutine. The master routine controls the manipulator group movement, the subroutine controls each manipulator to act.The present paper key point places the PLC various hardware part the design and the introduction, in the PLC trapezoidal chart pilation. Defers to in the overall design process “asks the question, the analysis question, solves the problem〞 the guiding ideology, has made the careful elaboration to the overall system design workKey words：Programmable Logical Controller (PLC) ；Air Ooperated Mmanipulator；Trapezoidal Cchart；CPU224；目录第1章绪论11.1 机械手的概念11.2 气动机械手的简介11.2.1 气动技术11.2.2 气动机械手21.2.3 气动机械手的开展趋势3第2章方案论证42.1 机械手的设计42.1.1 气动搬运机械手的结构42.1.2 气动搬运机械手的工作原理42.2 气动搬运机械手群52.2.1 气动搬运机械手群结构52.2.2 气动搬运机械手群工作原理62.3 本论文的主要内容与达到的目标62.4 本系统的控制方案6第3章系统硬件电路的设计73.1 PLC的简介773.1.2 PLC的应用领域83.1.3 PLC的系统组成83.1.4 PLC的工作原理103.2 输入/输出信号123.3 PLC的选型143.4 I/O地址分配163.5 PLC外部接线183.6 电气控制原理21第4章软件设计224.1 机械手1控制程序224.2 机械手2控制程序254.3 机械手3控制程序284.4 机械手群主程序31第5章结论34参考文献35致谢35附录Ⅰ37附录Ⅱ53附录Ⅲ58第1章绪论机械手是近几十年开展起来的一种高科技自动化生产设备。
机械手设计的毕业论文
机械手设计的毕业论文机械手设计机械手是现代工业中常见的机器人之一，由于其具有多自由度、高精度、高速度和高可靠性等优点，已被广泛应用于各个领域，如汽车制造、电子工业、医药行业等。
本文旨在设计一款具有5自由度的机械手，并通过实验验证其性能。
1. 设计目标本文设计的机械手需要满足以下要求：1）5自由度，能够完成物体的抓取、放置等动作。
2）控制系统采用开放式控制系统，便于后期升级和维护。
3）运动精度高，误差小于0.1mm。
4）机械手材料要轻、耐用、适应各种环境。
2. 设计方案2.1 机械手结构本文设计的机械手采用5自由度结构，由机座、立柱、机械臂、手腕和手爪组成。
其中，机座为底部固定部分，立柱为支撑机械臂的部分，机械臂由两节横臂和一个竖臂组成，手腕部分由旋转机构和电机驱动，手爪部分采用夹爪结构。
2.2 机械手控制系统本文设计的机械手控制系统采用开放式控制系统，主要由运动控制器和电机驱动器组成。
其中，运动控制器采用嵌入式控制器，可以实现机械手的位置控制、速度控制和力控制等功能；电机驱动器采用步进电机或直流电机，可以实现机械手各关节的转动。
2.3 机械手传感器为了实现机械手的精准控制，本文设计了多种传感器。
其中，位置传感器用于测量机械臂和手腕的位置关系；压力传感器和力传感器用于测量机械手的终端执行器上施加的力，以实现力控制；光电传感器用于检测物体的位置和大小，以实现对物体的抓取和放置。
3. 实现过程3.1 机械手结构制作本文设计采用了轻质的铝合金材料制作机械手结构，可轻松实现多种姿态和拓扑结构的改变。
通过平面布局和实体设计，确保各组件作用协调，避免机械手扭曲变形和故障。
3.2 控制系统设计机械手采用基于嵌入式控制器的现代控制技术，集成多种运动控制和检测传感器的系统，实现了可编程控制和高速运动。
3.3 实现性能测试机械手的运动精度、速度和力度可以用基本测试方法测量，主要通过控制器的调整和传感器测量来实现。
通过实验验证，本文设计的机械手成功实现了5自由度控制、精度达到0.1mm、速度达到30m/min、负载能力大于5kg的要求。
基于MCGS和PLC的机械手控制系统设计毕业论文
基于MCGS和PLC的机械手控制系统设计毕业论文第一章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2设计目的和意义 (1)1.3 本文主要工作 (2)第2章可编程序逻辑控制器（PLC）和机械手概述 (3)2.1 可编程序逻辑控制器（PLC） (3)2.1.1 PLC的结构 (3)2.1.2 PLC的发展历程 (4)2.1.3 PLC的硬件 (5)2.1.4 PLC的主要特点 (6)2.1.5 FX2N系列PLC介绍 (7)2.2 机械手 (9)2.2.1 机械手概述 (9)2.2.2机械手的工作原理 (9)2.2.3机械手的发展趋势 (10)第三章系统设计 (11)3.1 系统方案分析设计 (11)3.1.1控制要求 (11)3.1.2 方案设计 (11)3.2 硬件设计 (13)3.2.1 输入/输出端子地址分配 (13)3.2.2 PLC接线图 (13)3.3 系统程序设计 (14)3.3.1 常用编程方法介绍 (14)3.3.2流程图 (16)3.3.3梯形图 (17)3.3.4 语句表 (20)3.4 MCGS组态软件 (21)3.4.1 MCGS 组态软件结构功能特点 (22)3.4.2 工程的建立和变量的定义 (26)3.4.3 动画连接 (29)3.4.5 调试 (34)第四章系统的调试及设计总结 (35)4.1 系统调试 (35)结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)附录1 FX2N基本指令 (39)第一章绪论1.1 课题背景随着计算机技术的飞速发展，PLC（即可编程逻辑编程器的简称）已经进入日常生产、生活的各个方面，PLC的应用在各行各业已成为必不可少的容。
PLC作为通用的工业计算机，其功能日益强大，已经成为工业控制领域的主流控制设备。
PLC 从诞生至今，仅有30年的历史，但是得到了异常迅猛的发展，并与CAD/CAM、机器人技术一起被誉为当代工业自动化的三大支柱。
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。
毕业设计(论文)基于三菱FX系列PLC的机械手控制系统设计
摘要机械手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。
机械手主要由手部和运动机构组成。
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的动作，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，需有6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。
一般专用机械手有2～3个自由度。
机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。
有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手关键词:点控制机械手连续控制机械手可编程控制技术AbstractThe manipulator can imitate the manpower and the arm certain movement functions, with by presses the fixed routine to capture, the transporting thing 'or' operation tool automatic operation installment. It may replace human's strenuous labor by to realize the production mechanization and the automation, can operate under the harmful environment by protects the personal safety ,Thus widely applies in department and so on machine manufacture, metallurgy, electron, light industry and atomic energy.The manipulator mainly is composed by the hand and the motion. The hand is uses for to grasp holds the work piece (or tool) a part, according to is grasped holds the thing the shape, the size, the weight, the material and the work request but has the many kinds of structural style , Like supporting on both sides, request holding and adsorption and so on. motion , causes the hand to complete each kind of rotation (to swing), the migration or the compound motion realizes the stipulation movement , the change is grasped holds the thing the position and the posture. The motion fluctuation, the expansion and contraction, revolves and so on the independence movement way , is called manipulator's degree of freedom. In order to capture in the space the free position and the position object , must have 6 degrees of freedom. The degree of freedom is the essential parameter which the manipulator designs. The freedom goes past much , manipulator's flexibility is bigger ,the versatility is broader , Its structure is also more complex. The common special-purpose manipulator has a 2~3 degree of freedom..The manipulator usually serves as the engine bed or other machines add-on components , like on automatic engine bed or automatic production line loading and unloading and transmission work piece, Replaces the cutting tool in the processingcenter and so on, does not have the independent control device generally. Somewhat operates the equipment to need by the human direct control, like uses in the hostwhich the atomic energy department manages the dangerous goods from the type operator also often being called the manipulator.Keywords: position control manipulator continual trajectory control manipulatorPLC目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)目录 (Ⅲ)1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 机械手的定义与分类 (2)1.3 机械手应用及组成结构 (2)1.4 机械手的发展趋势 (4)1.5 总体设计要求 (4)2 PLC的介绍与选择 (5)2.1 PLC的特点 (5)2.2 PLC的选型 (6)2.3 三菱FX系列的结构功能 (8)3 各功能实现形式与控制方式 (9)3.1 本机械手模型的机能和特性 (9)3.2 夹紧机构 (10)3.3 躯干 (10)3.4 旋转编码盘 (11)3.5 电源与传动整体 (12)3.5.1 控制电源 (12)3.5.2 传动整体 (13)4 控制系统设计 (13)4.1 控制系统硬件设计 (13)4.1.1 PLC梯形图中的编程元件 (14)4.1.2 PLC的I/O分配 (14)4.1.3 机械手控制系统的外部接线图 (16)4.2 控制系统软件设计 (17)4.2.1 公用程序 (17)4.2.2 自动操作程序 (18)4.2.3手动单步操作程序 (24)4.2.4 回原位程序 (27)参考文献 (31)致谢 (32)1 绪论1.1 课题背景随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，生产工况也有趋于恶劣的态势，这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求，同时操作工人的工作安全也受到了相应的威胁。
机械手plc控制设计毕业论文
摘要关键词：机械手；PLC；控制系统；设计第一章引言1.1 研究背景随着我国工业自动化水平的不断提高，机械手在制造业中的应用越来越广泛。
机械手作为一种自动化设备，能够替代人工完成重复性、危险性较大的工作，提高生产效率，降低生产成本。
可编程逻辑控制器（PLC）作为一种广泛应用于工业自动化领域的控制设备，具有可靠性高、编程灵活、易于维护等优点，成为机械手控制系统的首选。
1.2 研究目的与意义本文旨在设计并实现一个基于PLC的机械手控制系统，提高机械手在工业生产中的应用效果。
通过研究，掌握机械手和PLC的基本原理，分析机械手控制系统的需求，设计并实现一个高效、可靠的控制系统，为机械手在工业生产中的应用提供有力支持。
第二章机械手与PLC的基本原理2.1 机械手的基本原理机械手是一种能够模拟人手进行抓取、搬运等操作的自动化设备。
其基本原理包括机械结构、驱动系统、控制系统和传感器等部分。
机械手通过机械结构实现抓取、搬运等动作，驱动系统提供动力，控制系统控制机械手的运动轨迹和速度，传感器检测机械手的运动状态。
2.2 PLC的基本原理PLC是一种广泛应用于工业自动化领域的控制设备，其基本原理是利用可编程的存储器来存储用户编写的程序，实现对输入信号的逻辑运算，输出控制信号，从而实现对工业过程的控制。
PLC具有可靠性高、编程灵活、易于维护等优点。
第三章机械手控制系统的需求分析3.1 机械手控制系统的功能需求（1）抓取、搬运、放置等基本动作；（2）运动轨迹控制；（3）速度控制；（4）位置检测与反馈；（5）故障诊断与报警。
3.2 机械手控制系统的性能需求（1）响应速度快；（2）控制精度高；（3）稳定性好；（4）易于维护。
第四章机械手PLC控制系统的设计4.1 系统总体设计根据机械手控制系统的需求分析，设计了一个基于PLC的机械手控制系统。
系统主要由PLC、驱动器、传感器、机械手等组成。
PLC作为控制核心，负责接收传感器信号，输出控制信号，实现对机械手的控制。
机械手毕业设计
机械手毕业设计篇一：机械手结构设计毕业论文1.绪论1.1工业机械手设计的意义1、熟悉机械手的应用场合及有关机械手设计的步骤；2、机械手可以提高生产过程中的自动化程度，减轻人力，便于有节奏的生产；3、结合机械手设计这方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题、研究问题、解决问题。
1.2国外的机械情况现代工业机械手起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化。
机械手首先是从美国开始研制的。
1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。
他的结构是：机体上安装回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。
1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手。
商名为Uni-mate(即万能自动)。
运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。
不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。
同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专门生产工业机械手。
1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运。
该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。
虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。
1978年美国Uni-mate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Uni-mate型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于±1毫米。
美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。
如Uni-mate公司建立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验。
准备把故障前平均时间（注：故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。
它给出在第一次故障前的平均运行时间），由400小时提高到1500小时，精度可提高到±0.1毫米。
德国机器制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。
机械手毕业设计论文
机械手毕业设计论文机械手毕业设计论文引言：机械手作为一种重要的工业自动化装备，广泛应用于制造业、医疗领域和科学研究等多个领域。
本篇论文将探讨机械手的设计和应用，以及在毕业设计中的具体应用案例。
一、机械手的设计原理和结构机械手的设计原理基于机械、电气和控制等多学科的知识。
机械手的结构通常包括机械臂、末端执行器和控制系统。
机械臂由多个关节连接而成，通过电机驱动实现运动。
末端执行器可以是夹爪、吸盘或其他形式的装置，用于完成具体的任务。
控制系统通过传感器获取环境信息，并通过算法和控制器实现对机械手的控制。
二、机械手在制造业中的应用机械手在制造业中扮演着重要的角色。
它可以代替人工完成重复性、危险或繁琐的任务，提高生产效率和产品质量。
例如，在汽车制造过程中，机械手可以完成零件的搬运、焊接和喷涂等工作。
在电子产品制造中，机械手可以完成元件的装配和检测等工作。
机械手的应用不仅提高了生产效率，还减少了人力成本和劳动强度。
三、机械手在医疗领域中的应用机械手在医疗领域中的应用也日益广泛。
它可以用于手术辅助、康复治疗和医疗器械的研发等方面。
例如，在微创手术中，机械手可以通过微小的切口进入人体，完成精确的手术操作，减少手术创伤和恢复时间。
在康复治疗中，机械手可以模拟人体运动，帮助患者进行康复训练。
机械手在医疗领域的应用为患者提供了更安全、准确和有效的治疗手段。
四、机械手在科学研究中的应用机械手在科学研究中也发挥着重要的作用。
它可以用于实验室中的样品处理和实验操作，提高实验的自动化程度和准确性。
例如，在生物学研究中，机械手可以自动完成细胞培养、药物筛选和基因测序等实验操作。
在物理学研究中，机械手可以用于材料测试和器件制备等实验。
机械手的应用为科学研究提供了更高效、精确和可重复的实验手段。
结论：机械手作为一种重要的工业自动化装备，广泛应用于制造业、医疗领域和科学研究等多个领域。
通过对机械手的设计和应用进行论述，可以看出机械手在提高生产效率、改善医疗治疗和推动科学研究等方面具有重要的意义。
基于plc机械手控制系统毕业设计论文
理工类大学本科毕业设计论文電氣工程系畢業論文基於PLC的氣動機械手設計畢業生姓名：指導教師、職稱：學號：專業名稱：摘要伴隨著機電一體化在各個領域的應用，機械設備的自動控制成分顯得越來越重要，由於工作的需要，人們經常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至於危機生命。
因此機械手就在這樣誕生了,機械手是工業機器人系統中傳統的任務執行機構，是機器人的關鍵部件之一。
其中的工業機械手是近代自動控制領域中出現的一項新技術，它的發展是由於其積極作用正日益為人們所認識：它能部分地代替人工操作；能按照生產工藝的要求，遵循一定的程式、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；能製作必要的機具進行焊接和裝配從而大大改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產率，加快實現工業生產機械化和自動化的步伐。
本設計採用三菱Q系列PLC作為控制機對工業機械手進行控制及監控。
關鍵字：可編程控制器PLC，機械手，氣動AbstractFollows the integration of machinery in each domain application, the mechanical device automatic control ingredient is appearing more and more importantly, industry manipulator is a new technology which in the modern automatic control domain appears, its development is because its positive role was knowing day by day for the people: It can the partial zones for the manual control; Can defer to the production craft the request, follows the certain procedure, the time and the position completes the work piece the transmission and loading and unloading; Can manufacture the essential machines and tools to carry on the welding and the assembly thus greatly improves worker's work condition, remarkably enhances the labor productivity, speeds up realizes the industrial production mechanization and the auto mated step. This design uses grinds the overseas Chinese laborer industry control computer to take on the position machine, Q PLC carries on the monitoring and the performance data as the lower position machine to freedom industries manipulator files away.目录第一章绪论 (6)1.1 气动机械手概述 (6)1.2 机械手的组成和分类 (6)1.2.1机械手的组成 (6)1.2.2机械手的分类 (9)1.3 国内外发展状况 (10)1.4课题的提出及主要任务 (12)1.4.1课题的提出 (12)1.4.2课题的主要任务 (13)第二章机械手的设计方案 (13)2.1机械手的坐标型式与自由度 (14)2.2 机械手的手部结构方案设计 (15)2.3 机械手的手腕结构方案设计 (15)2.4 机械手的手臂结构方案设计 (15)2.5 机械手的驱动方案设计 (16)2.6 机械手的控制方案设计 (16)2.7 机械手的主要参数 (16)2.8 机械手的技术参数列表 (16)2.9 前法兰式气缸的简介 (18)第三章手臂伸缩、回转气缸的尺寸设计与校核 (18)3.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 (18)3.1.2 平衡装置 (20)3.2手腕回转气缸的尺寸设计与校核 (21)3.2.1 尺寸设计 (21)3.2.2 尺寸校核 (21)第四章气动系统设计 (22)4．1 气压传动系统工作原理图 (22)第五章机械手的PLC控制设计 (24)5.1可编程序控器的简介 (24)5.2 PLC的结构，种类和分类 (25)5.3 FX2n系列三菱PLC特点 (27)5.4 接近开关传感器 (28)5.5 I/O接口简介 (29)5.6 行程开关的介绍 (30)5.6.1 行程开关的概念 (30)5.6.2 行程开关的作用及原理 (30)5.7电路的总体设计 (30)5.7.1 回路的设计 (30)5.7.2 系统输入/输出分布表 (31)5.7．3机械手的程序设计 (32)5.7.4 步进电机的运行控制 (33)5.7.5 各模块的程序设计 (34)第六章结论 (43)结束语 (44)参考文献 (45)第一章緒論1.1 氣動機械手概述氣動機械手由操作機(機械本體)、控制器、伺服驅動系統和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作，自動控制、可重複編程、能在三維空間完成各種作業的機電一體化自動化設備。
自制PLC机械手控制系统的毕业设计论文
高等职业学校毕业设计姓名：姓名： 学号：学号：系部：系专业：机电一体化设计题目：PLC 机械手控制系统的设计 指导教师：指导教师： 职称：助理讲师2012 2012 年年 5月高等职业学校毕业设计任务书系部系专业年级学生姓名任务下达日期： 2011 年 12月 19 日毕业设计日期： 2011年 12月 19 日至 2012 年 5 月 19 日毕业设计题目：PLC 多关节机械手控制系统的设计毕业设计专题题目：多关节机械手控制系统的设计及S7-200系列的I/O 和，实现了机械手自动运行控制。
现了机械手自动运行控制。
毕业设计主要内容和要求：随着工业革命的不断发展，随着工业革命的不断发展，各种机械已经代替了人们的手工工作，各种机械已经代替了人们的手工工作，各种机械已经代替了人们的手工工作，这大大的这大大的提升了工业的生产效率，也给予了市场的需求。
进入21世纪自动化生产线将是工业革中最新的产品一工业革中最新的产品一,,之利用西门子S7-200系列PLC 设计出完整的多关节机械手控制系统。
该系统采用西门子S7-200系列的PLC 作为控制主机，以及S7-200系列的I/O 和模拟输入/输出扩展模块，通过按钮和一些开关，对电磁阀和继电器等设备进行控制，实现了机械手自动运行控制。
要求给出硬件部分给出接线图；要求给出硬件部分给出接线图；软件部分给出了程序设计思路，软件部分给出了程序设计思路，软件部分给出了程序设计思路，并给出部分并给出部分梯形图。
系主任签字：指导教师签字：系主任签字：指导教师签字：高等职业学校毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；②独立解决实际问题的能力；②独立解决实际问题的能力；③研究内③研究内容的理论依据和技术方法；容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；④取得的主要成果及创新点；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑤工作态度及工作量；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：成绩：指导教师签字：年月日年月日高等职业学校毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；②基础理论及基本技能的掌握；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：成绩：评阅教师签字：年月日年月日高等职业学校毕业设计 答辩及综合成绩答辩情况提出问题提出问题回答问题回答问题正确基本 正确有一般性错误有原则性错误 没有回答答辩委员会评语及建议成绩答辩委员会评语及建议成绩答辩委员会主任签字：年月日答辩委员会主任签字：年月日 系部领导小组综合评定成绩系部领导小组综合评定成绩系部领导小组负责人：年月日系部领导小组负责人：年月日摘要随着工业革命的不断发展，随着工业革命的不断发展，各种机械已经代替了人们的手工工作，各种机械已经代替了人们的手工工作，各种机械已经代替了人们的手工工作，这大大的这大大的提升了工业的生产效率，也给予了市场的需求。
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机械手控制系统设计毕业论文目录1绪论 (1)1.1选题背景及意义 (1)1.1.1机械手简介 (1)1.1.2机械手发展概况及研究现状 (2)1.2 PLC的控制系统 (4)1.2.1 PLC的概述 (4)1.2.2 PLC的优点 (5)1.2.3 PLC的应用领域 (6)1.3毕业设计（论文）内容 (7)2机械手的系统组成 (8)2.1工艺过程及控制要求 (8)2.1.1工艺过程 (8)2.1.2控制要求 (9)2.2机械手组成 (10)2.3本章小结 (11)3方案论证和选择 (12)3.1机械手控制方式 (12)3.1.1利用单片机实现对机械手的控制 (12)3.1.2利用传统继电器实现对机械手的控制 (12)3.1.3利用PLC实现对机械手的控制 (13)3.2可编程控制器的主要特点 (13)3.3驱动系统方案的选择 (14)3.4本章小结 (16)4系统的硬件设计 (17)4.1系统硬件介绍 (17)4.1.1限位开关 (17)4.1.2电磁阀 (19)4.2 CPU选型及I/O分配 (21)4.2.1 PLC主机选型 (21)4.2.2液压系统 (22)4.2.3机械手搬运系统输入和输出点分配表 (23)4.3电气接线图 (24)4.4其它地址分配 (26)4.5本章小结 (26)5系统的软件设计 (27)5.1系统工作过程 (27)5.2主程序（组织块） (29)5.3子程序（逻辑功能块） (30)5.4本章小结 (34)6总结 (35)谢辞 (36)结束语 (37)参考文献 (38)附录 (1)1绪论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。
它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性和适应性,机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域中有着广阔的发展前景。
用机械手可以代替人从事单调﹑重复或繁重的体力劳动，实现生产的机械化和自动化,也可代替人在有害环境下的手工操作，改善劳动条件，从而保证人身安全。
1.1选题背景及意义1.1.1机械手简介所谓搬运机械手，就是将机械手安装在移动平台之上。
这种结构使机械手拥有几乎很大的操作空间和高度的运动冗余性，并同时具有移动和操作功能，这使它优于传统的机械手，因此在危险作业、制造业、服务业等行业具有广阔的应用前景。
但由于结构复杂、强耦合、非线性、非完整性等问题的存在，都使得对搬运机械手的研究具有相当的挑战性。
近年来，对搬运机械手的控制策略、运动规划等方面的研究已越来越受到国内外的重视，并已经取得了一些很有价值的研究成果。
我国在这方面起步较晚，研究多集中在理论方面。
因此，设计制造一个实际的搬运机械手平台，无论在理论上还是实践上都是非常有意义的[1]。
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。
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、低温和高热等恶劣环境中的工作,代替人完成繁重、单调重复的劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。
目前主要应用于制造业中，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。
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(FMS )和计算机集成制造系统(CIMS )，实现生产自动化[2]。
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，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。
将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构以及根据不同类型的加紧机构，设计成典型的通用机构，所以根据不同的作业要求选择不同类型的加紧机构，即可组成不同用途的机械手,既便于设计制造，又便于更换工件，扩大应用范围，同时也可提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用[3]。
在国外机械制造业中工业机械手应用较多，发展较快。
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[4]。
此外，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，作出相应的变更。
如位置发生稍许偏差时，则能自行检测并进行改正。
现在重点是研究视觉功能和触觉功能，目前已经取得一定成绩。
视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪（即距离传感器）以及微型计算机，工作过程是电视照相机将物体形象变成视频信号，然后送给计算机，以便分析物体的种类、大小、颜色和位置，并发出指令控制机械手进行工作[5]。
在机械工业中，机械手的应用意义可以概括如下：1）可以提高生产过程的自动化程度，应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐[6]。
2）可以改善劳动条件、避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能实现的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全地完成作业，大大地改善了工人的劳动条件。
在一些动作简单但又重复作业的操作中，以机械手代替人手进行工作,可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故[7]。
3）可以减少人力，便于有节奏地生产，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地工作，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生产线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进行生产[8]。
1.1.2机械手发展概况及研究现状a.发展概况：专用机械手经过几十年的发展，如今已进入以通用机械手为标志的时代。
由于通用机械手的应用和发展，进而促进了智能机器人的研制,智能机器人涉及的知识内容，不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用一些电子技术、电视技术、通讯技术、计算技术、无线电控制、仿生学和假肢工艺等，因此它是一项综合性较强的新技术。
目前国内外对发展这一新技术都很重视，几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断地修改，品种在不断地增加，应用领域也在不断地扩大[9] 。
早在40年代，随着原子能工业的发展，已出现了模拟关节式的第一代机械手。
50～60年代制成了传送和装卸工件的通用机械手和数控示教再现型机械手。
这种机械手也称第二代机械手。
如尤尼曼特(Unimate)机械手即属于这种类型。
60～70年代，又相继把通用机械手用于汽车车身的点焊和冲压生产自动线上，即是第二代机械手这一新技术进入了应用阶段。
80-90年代，装配机械手处于鼎盛时期，尤其是日本。
90年代机械手在特殊用途上有较大的发展，除了在工业上广泛应用外，农、林、矿业、航天、海洋、文娱、体育、医疗、服务业、军事领域上有较大的应用。
90年代以后，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机械手技术也得到飞速的多元化发展[10]。
总之，目前机械手的主要经历分为三代：第一代机械手主要是靠人工进行控制，控制方式为开环式，没有1 2 3 4 5 6 7 8 9 10数字识别能力，改进的方向主要是降低成本和提高精度；第二代机械手设有电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力，研究安装各种传感器，把接收到的信息反馈控制，使机械手具有感觉机能；第三代机械手能独立完成工作过程中的任务，它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐步发展成为柔性系统FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造单元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环[11]。
b.研究现状：1）应用广泛性。
机械手作为一种按人类意识进行操作替代人手的工具，被广泛应用于轻、重工业、医疗卫生、军事、科研等高新技术领域，从事目标搬移（如：搬移机械手、选择夹持机械手、运输机械手、挖掘机等）、精确定位（医疗机械手辅助手术、电子元器件机插设备、打印设备、数控加工中心等）、模拟（残疾人假肢）等工作[12]。
2）结构多样性。
机械手因其模拟人类手部的工作模式而命名，并非其形状像手。
在应用的各领域、各工作层面中，机械手的形状各异，不受到任何标准形状的制约，为实用、抽象的结构体，发挥着其独有的高效作用[13]。
3）智能性。
借助传感器反馈系统，将机械手工作时的动态信息及时的反馈回中央处理单元，进行动作的实时控制。
即使被操作目标的表面形状和位置存在差异，机械手都能借助检测反馈信息，自动的判断夹持位置（定位位置），智能的把目标送入下一工作环节。
在生产车间中运用该机械手，可实现无人化生产，构建无人车间[14]。
1.2 PLC的控制系统1.2.1 PLC的概述可编程控制器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。
可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计[15]。
目前，PLC在小型化、大型化、大容量、强功能等方面有了质的飞跃，使早期的PLC从最初的逻辑控制、顺序控制，发展成为具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通信及PID回路调节等功能的现代PLC。
但是，仍然沿用着顺序扫描、程序控制等基本模式及CPU+通信+I/O的基本结构[16]。
PLC之所以有生命力，在于它更加适合工业现场和市场的要求，具有高可靠性、强抗各种干扰的能力、编程安装使用简便、低价格长寿命。
它的输入输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件或需要更多的接口，这样节省了用户时间和成本。
PLC的下端(输入端)为继电器、晶体管和晶闸管等控制部件，而上端一般是面向用户的微型计算机。
人们在应用它时，可以不必进行计算机方面的专门培训，就能对可编程控制器进行操作及编程[17]。
世界上PLC产品可按地域分成三大流派：一个流派是美国产品，一个流派是欧洲产品，一个流派是日本产品。
美国和欧洲的PLC技术是在相互隔离情况下独立研究开发的，因此美国和欧洲的PLC产品有明显的差异性。
而日本的PLC技术是由美国引进的，对美国的PLC产品有一定的继承性，但日本的主推产品定位在小型PLC上。