机械手的发展史教学内容
机械手发展历程
机械手发展历程
机械手的发展历程可以追溯到20世纪50年代。
当时，机械手主要用于工业生产线上的物料搬运和装配等简单重复任务。
在20世纪60年代和70年代，随着计算机技术的进步，机械
手开始向智能化方向发展。
计算机系统的引入使得机械手能够执行更加复杂的任务，并且能够进行一定程度的自主决策。
这种智能化的机械手被广泛应用于汽车制造、电子产品生产等领域。
随着时间的推移，机械手的精确度和灵活性得到了进一步提升。
从20世纪80年代开始，机械手开始使用先进的传感器技术，如视觉传感器和力传感器，以更好地感知环境和与之交互。
这使得机械手能够进行更为精细的操作，并且可以适应更广泛的任务需求。
21世纪以来，机械手的发展取得了巨大突破。
随着人工智能
和机器学习等技术的飞速发展，机械手不仅具备了更强大的计算和决策能力，还能够通过学习和适应自我优化。
这使得机械手在自动化生产、医疗护理、物流仓储等更多领域得到了广泛应用。
未来，机械手的发展将进一步朝着更加智能和人性化的方向发展。
预计机械手将成为人类的重要合作伙伴，可以在各种复杂环境下执行高度复杂的任务，为人类创造更多的价值。
工业机器人发展史
工业机器人发展史工业机器人的发展日益成熟，它在现代工业生产中发挥着重要的作用。
本文将从早期机械手臂的诞生到现代机器人的广泛应用，探讨工业机器人的发展史。
一、机械手臂的发展初期机械手臂的发展可以追溯到20世纪50年代。
当时，由于对劳动力需求的增加和工业化的加速推动，人们开始思考如何通过机器代替繁重的体力劳动。
在这一背景下，早期的机械手臂出现了。
这些机械手臂由简单的电动或液压系统驱动，用于简单的重复动作，如搬运、装配等。
二、电子控制系统的引入20世纪70年代，随着电子技术的快速发展，电子控制系统被引入到机械手臂中。
这使得机械手臂能够实现更加精确和复杂的动作，并具备了一定的智能化。
同时，机器人开始广泛应用于汽车制造业、电子行业等领域，大大提高了生产效率和品质。
三、数字化和自动化的突破进入20世纪80年代，数字化和自动化的突破为机械手臂的发展带来了巨大的机遇。
传感器技术的发展使得机械手臂具备了感知和判断能力，可以根据外部环境做出相应的动作调整。
此外，计算机技术的进步使得机械手臂能够进行更加复杂的运算和控制。
这些创新使得机器人可以实现更加灵活和高效的生产任务。
四、人机协作的实现随着对机器人技术的不断探索和研发，人机协作成为了一个热门研究课题。
传统的工业机器人往往需要与人类工人保持一定的安全距离，以防止发生意外伤害。
然而，现代机器人通过引入传感器和智能控制系统，可以实现与人类工人的近距离合作，共同完成生产任务。
这不仅提高了生产效率，还改善了工作环境和工作体验。
五、工业机器人的未来发展趋势如今，随着人工智能、大数据和云计算等新技术的不断发展，工业机器人正面临着新的机遇和挑战。
未来，工业机器人将更加智能化和灵活化，能够更好地适应复杂多变的生产环境和需求。
同时，工业机器人也将与其他领域的技术相结合，如虚拟现实技术、物联网等，实现更加全面和高效的生产。
六、总结工业机器人的发展经历了从简单的机械手臂到智能化的自动化系统的演变。
机械手的发展史
PART THREE
添加项标题
高精度：现代机械手技术能够实现高精度的操作和定位，满足 各种精细生产需求。
添加项标题
灵活性：现代机械手技术能够实现多自由度的运动，具有很高 的灵活性，能够完成各种复杂的动作。
添加项标题
智能化：现代机械手技术融入了传感器和智能控制技术，能够 实现自适应调整和自主学习功能，提高生产效率和精度。
降低成本：机械 手可以替代人工 完成高强度、高 危险性的工作， 降低企业的人工 成本。
提升产品质量： 机械手可以精确 地完成重复性的 工作，减少人为 因素对产品质量 的干扰，提高产 品质量。
பைடு நூலகம்
促进工业自动化 发展：机械手技 术的应用推动了 工业自动化的发 展，为智能制造 等新兴产业提供 了技术支持。
提高生产效率： 机械手能够连 续工作，减少 人工操作的误 差，提高生产 效率
早期应用：机械手技术最初应用于汽车制造领域，用于焊接、装配等重复性劳动。
技术进步：随着计算机技术、传感器技术和控制技术的发展，机械手技术不断进步，逐渐实 现了智能化、柔性化和协调化。
工业机械手：起源于20世纪50年代，用于生产线上的重复性劳动，提高生产效率。
太空机械臂：20世纪60年代，美国和苏联开始在太空探索中使用机械臂，用于执行太空任务。
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CONTENTS
PART ONE
起源：机械手技术起源于20世纪50年代，最初是为了模拟人类手臂的动作而设计的。
发展背景：随着工业自动化的不断推进，机械手技术在制造业中得到了广泛应用，逐渐成为 自动化生产线的重要组成部分。
机械手技术在成熟 期中得到了广泛的 应用，涉及的领域 也更加广泛。
机械手的发展史
机械手发展概述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，它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
1机械手发展史机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
它是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。
在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。
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。
它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。
1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。
商名为Unimate（即万能自动）。
运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系统用磁鼓作为存储装置。
不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。
同年，美国机械制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。
该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。
这两种出现在六十年代初的机械手，是后来国外工业机械手发展的基础。
1978年美国Unimate公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vicarm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，定位误差小于±1毫米。
联邦德国KnKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。
目前，机械手大部分还属于第一代，主要依靠人工进行控制；改进的方向主要是降低成本和提高精度。
第二代机械手正在加紧研制。
它设有微型电子计算控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。
智能机械手
第一章绪论1.1.1机械手的背景机械手首先是从美国开始研制的。
1985年美国联合控制公司研制出第一台机械手。
1）1954年USA工程师德尔沃最早提出机械人的概念；2）1959年USA德尔沃与英格伯制造了世界上第一台机械人；3）1962年USA正式将机械人的使用性提出来，且制造出类似人的手臂。
4）1967年JAN成立了人工手研究会，并召开了首届机械手学术会；5）1970年在USA召开了第一届工业机械人学术会，并得到迅速普及；6)1973年辛辛那提公司制造出第一台小型计算机控制的工业机械人，当时是液压驱动，能载重达45KG；7)1980年在JAN得到普及，并定为“机械人元年”此后在日本机械人得到前所未有的发展与提升，再就是后来到台湾再到大陆。
1.1.2产品简介MECHANICAL HAND, 也称机械手，AUTHO HAND.能模仿人手和臂的某些运动功能，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。
它可以代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害的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、运动机构和控制系统三大部分构成。
手部是用来抓取工件（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。
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。
机械手的种类，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。
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品的主从式操作手也常称为机械手。
机械手发展教材
2.1工业机械手
2.1工业机械手出现的背景： 工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项 新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的 一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐 渐成为一门新兴的学科——机械手工程。机械 手涉及到力学、机械学、电器液压技术、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。
1.3机械手的优点
机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所 认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它 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；其三、它能操作必 要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人 的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现 工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多 国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。 尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性 和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也 有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工 业的。
1.2.1硬臂式助力机械手的工作
硬臂式助力机械手可以实现提升最大500Kg的工件， 半径最大可以达到3000mm，提升高度最大2500mm。 根据起吊工件重量不同，应选择符合最大工件重量 的最小型号的机器，如果我们用最大负载200Kg的机 械手来搬运30Kg的工件，那么操作性能肯定不好， 感觉很笨重。 配有储气罐，可在断气情况下继续使用一个循 环，同时会报警，提醒操作者，在气压下降到一定 程度，启动自锁功能，防止工件下降。并设有安全 系统，在搬运过程中或是工件没有被放置在安全表 面时，操作者不能释放工件。
1.2.2软索式机械手
软索式机械手的功能与气动平衡吊类似，具有 全行程的“漂浮”功能，但是提升位移比气动平衡 吊要小，最大只有3000mm，而且最大负载只有 450Kg。 配有储气罐，可在断气情况下继续使用一个循 环，同时会报警，提醒操作者。 配合各种非标夹具，软索式助力机械手可以实 现起吊各种形状的工件。安装形式可以固定地面或 悬挂固定使用，不能使用导轨式。
学习机械的历史与发展教案
学习机械的历史与发展教案。
一、机械的起源机械的起源可以追溯到很早之前，早在远古时期人们就开始使用一些简单的机械工具，如石头锤子、磨盘等，来辅助人类的劳动。
古代希腊人阿基米德就制造了一些复杂的机械工具，如螺旋泵和天平等，这些机械被广泛应用于农业、建筑和工业生产中。
16世纪，伟大的意大利艺术家、发明家达芬奇开始制造和使用一些先进的机械工具，如风扇、齿轮和齿轮传动等。
这些机械工具被广泛应用于工业生产和国防建设中。
二、机械的发展历程1、机械的手工制造时代在手工制造时代，机械被制造成为一部分人的劳动生产的工具，更多的还是靠人力和动物动力完成。
但是机械的出现使得人类的生产效率得到了极大的提升。
这一时期，人们制造的机械基本上都是以手工制作为主，如水车、风车等，这些机械的主要目的是对传统经济生活方式的弥补。
2、机械工业时代到了机械工业时代，机械的使用率得到了极大的提升，因为列车和其他运输工具的出现，机械的使用范围进一步扩大。
同时，机械的生产也由手工制作转向机器加工，工业化的基础逐渐确立。
3、电气化时代电气化时代，机械的使用得到了进一步的提升。
在这个时代，电力取代了传统的动力源，机械工具开始被电力机械代替，发展成为全自动化的生产工具。
4、计算机时代随着计算机的普及和应用，机械的自动化程度得到了大幅提升。
自动化机械可以根据电脑指令完成各种任务，而且可以不断地优化生产流程，提高生产效率和产品的质量，大大降低制造成本。
5、智能制造时代现在，机械生产向智能生产转变，智能机械是指具备技术的机械工具。
智能机械不但具备传统机械的能力，而且可以根据不同的环境和任务自主作出各种决策，并不断学习和优化生产流程，实现高效生产和制造。
三、机械的未来发展未来机械将呈现出十分光明的前景，在未来不仅会出现智能机械，还将继续发展下去，这其中，特别是一些未来科技的发展，将会对机械的生产和发展产生深远的影响。
1、人和机器的结合随着的发展，未来的机械将实现与人类的结合，形成人机协作工作，共同完成各种高难度的任务。
机械手课件
随着机械手市场的不断发展，竞争也日益激烈， 企业需要不断提高产品质量和技术水平以保持竞 争优势。
机遇与挑战并存
虽然市场需求变化带来了挑战，但也为企业提供 了更多的发展机遇，如开发新的应用领域、拓展 新的市场等。
企业战略转型与可持续发展路径探讨
转型发展路径
01
企业需要从传统的生产型企业向技术研发和服务型企业转型，
加强技术研发和人才培养，提高核心竞争力。
பைடு நூலகம்
可持续发展路径
02
企业需要注重环保和可持续发展，采用绿色制造技术和清洁能
源，降低对环境的影响，提高企业的社会责任感。
合作发展路径
03
企业需要加强与高校、科研机构等的合作，共同推动机械手技
术的发展和应用，实现互利共赢。
THANKS
感谢观看
常见故障排除方法及技巧分享
故障诊断
通过观察机械手运行状态、听声音、闻气味等方 式，判断机械手可能出现的故障。
排除方法
针对不同故障，采取相应的方法进行排除，如更 换损坏部件、调整参数等。
技巧分享
分享一些常见的故障排除技巧，如如何快速找到 故障点、如何避免常见故障等。
安全操作规范和注意事项
安全操作规范
柔性化技术
柔性机械手的出现，使得机械手能够适应更多种类的工件和工作环 境，提高了生产效率。
模块化技术
模块化设计使得机械手更加易于维护和升级，同时也能够根据不同 的需求进行定制。
市场需求变化带来的挑战机遇分析
1 2 3
市场需求多样化
随着消费者对产品质量和个性化的需求不断提高 ，机械手需要满足更多样化的市场需求。
严格遵守机械手操作规程，确保操作 过程安全可靠。
机械手发展历程
机械手发展历程机械手是指能够模仿人手运动的装置，它可以完成各种精密、繁重和危险的任务。
机械手的发展历程可以追溯到古代，但真正的机械手的发展始于20世纪。
本文将从机械手的起源、演变和应用方面介绍其发展历程。
机械手的起源可以追溯到古代。
早在公元前四世纪，阿基米德就设计了一种可以完成简单任务的机械手。
这种机械手使用了一系列的滑轮和绳索来控制手指的运动。
古代中国也有类似的机械手，如由汉代工匠创造的“自动车驾驶手”就可以自主驾驶车辆。
然而，真正意义上的机械手的发展开始于20世纪，特别是第二次世界大战期间。
在战争中，机械手被广泛用于拆解炸弹和处理危险物品等任务。
这些机械手通常是由液压或气动系统控制，通过手柄或按钮来控制运动。
随着科技的发展，电子技术的应用使得机械手的控制变得更加精确和灵活。
20世纪50年代，最早的电子机械手问世。
这些机械手使用电子传感器和电动驱动器来控制手指的运动。
然而，由于当时的计算机技术还不发达，这些机械手的控制仍然相对简单。
到了20世纪60年代和70年代，计算机技术的快速发展催生了新一代的机械手。
这些机械手可以使用计算机程序来控制运动，实现更复杂的任务。
同时，随着人工智能技术的兴起，机械手的智能化程度也得到了提高。
比如，可以通过摄像头和图像处理算法来实现机械手的自动识别和定位。
进入21世纪，机械手的应用领域继续扩大。
除了工业领域的装配线和生产任务，机械手也被广泛应用于医疗、农业、航天和教育等领域。
比如，在医疗领域，机械手可以进行精确的手术操作和药物研发；在农业领域，机械手可以自动完成种植和采摘等农作物任务。
总的来说，机械手经历了从简单机械到电子控制再到计算机控制的发展过程。
它从最初的简单任务发展到可以完成复杂和精密的任务。
随着人工智能技术的不断进步，机械手的智能化程度将进一步提高，促进更广泛领域的应用。
未来，机械手将成为不可或缺的人工智能装置，为人类提供更高效、安全和便利的服务。
注塑机机械手的发展历史
注塑机机械手的发展历史
注塑机机械手(杭州纳泰科技*************)
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。
机械手是最早出现的工业机器人，也是最
早出现的现代机器人，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。
机械手是在早期出现的古代机器人基础上发展起来的，机械手研
究始于20世纪中期，随着计算机和自动化技术的发展，特别是1946
年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高
速度、大容量、低价格的方向发展。
同时，大批量生产的迫切需求推
动了自动化技术的进展，又为机器人的开发奠定了基础。
另一方面，
核能技术的研究要求某些操作机械代替人处理放射性物质。
在这一需
求背景下，美国于1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机
械式的主从机械手。
更多阅读：
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机械手的介绍演示幻灯片
发展刚起步时的机械手
简单的抓取机械手及其结构简图
4
机械手的应用
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。机械手在锻造工业中的应用 能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、 累等劳动条件。
5
机械手大多用于工业
焊接机械手
注塑机械手
6
医用机械手
机械手缝合伤口
医用假肢机械手
7
科学考察机械手
中国“蛟龙号”深潜器 械手 的机械手
美国空间站维修机
8
机械手的分类
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。
9
液压机械手
简单液压机械手
10
液压机械手驱动原理
液压驱动的抓手
液压机械手一般结构
11
电动机械手
多轴电动机械手
电动机械手常用马达
12
人造肌肉驱动机械手
人造肌肉可以模仿肌肉收缩产生力量。例如将 石蜡嵌入经过编织形成一种特殊结构的碳纳米 管纤维中，通过直接加热、电加热，石蜡就会 发生体积膨胀，使整个“肌肉”膨胀。由于碳 纳米管纤维特殊的结构，“肌肉”的长度会同 时发生收缩，就产生了力量。
13
14
15
目前机械手的发展趋势
仿人手方向发展 具备更好的灵活性 具有更好的可控性 与人体神经系统相连
16
机械手与人体神经系统相连源自17182机械手的发展起源
机械手的发展史
机械手的发展史机械手发展概述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，它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用1机械手发展史机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
它是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。
在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。
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。
它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。
1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。
商名为Unimate （即万能自动）。
运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系统用磁鼓作为存储装置。
不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。
同年，美国机械制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。
该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。
这两种出现在六十年代初的机械手，是后来国外工业机械手发展的基础。
1978年美国UniUnimatemate公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vicarm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，定位误差小于土1毫米。
联邦德国KnKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制目前，机械手大部分还属于第一代，主要依靠人工进行控制；改进的方向主要是降低成本和提高精度。
第二代机械手正在加紧研制。
它设有微型电子计算控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。
机械手的发展及应用 2
机械手的发展及应用内容摘要：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。
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,工业机械手就是为实现这些工序的自动化而生产的。
机械手是能够模仿人体上肢的部分功能，可以对其进行自动控制使其按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。
自上世纪六十年代，PLC设计的机械手被实现为一种产品后，对它的开发应用也在不断发展，它可以在减轻繁重的体力劳动、改善劳动条件和安全生产；提高生产效率、稳定产品质量、降低废品率、降低生产成本、增强企业的竞争力等方面起到及其重要的作用。
1 根据控制要求，了解机械手的控制过程图中为一个将工件由一处传送到另一处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。
当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。
另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。
设备装有上、下限位和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作且运行方式分为单步，单周期，连续三种模式。
即为：原位下降夹紧上升右移左移上升放松下降、2 Fx2型PLC实现此控制过程如图10-8所示为机械手的操作面板，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。
手动工作方式时，用各按钮的点动实现相应的动作；回原位工作方式时，按下“回原位”按钮，则机械手自动返回原位；单步工作方式时，每按一次起动按钮，机械手向前执行一步；选择单周期工作方式时，每按一次起动按钮，机械手只运行一个周期就停下；连续工作方式时，机械手在原位，只要按下起动按钮，机械手就会连续循环动作，直到按下停止按钮，机械手才会最后运行到原位并停下；而在传送工件的过程中，机械手必须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碰到其它工件。
机械手的系统总体概论
机械手的系统总体概论机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。
不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。
机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。
因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。
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。
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。
机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。
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。
机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。
1.1 机械手的组成和分类1.1.1 机械手的组成机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。
其组成及相互关系如下图：图1.1（一）执行机构1.立柱机械手的立柱式用以支承手臂并带动它升降、摆动和移动的机构，手臂的俯仰也是由联结在立柱上的油缸驱动，立柱与基座相联，可固定在地面上、机床设备上、或者悬挂在横梁滑道上，也可以固定在能行走的机座上。
机械手臂的发展史
机械手臂的发展史
机械手臂是自动化技术中的一种重要设备，它能够模拟人类手臂的运动，完成特定任务，如搬运、装配、焊接等。
随着自动化技术的不断发展，机械手臂也经历了不同的发展阶段。
20世纪50年代，机械手臂的发展刚刚起步，主要应用于工业生产中的重复性工作。
这些机械手臂通常由液压或气动系统驱动，操作简单，但精度较低。
进入60年代，电子技术的应用使得机械手臂的控制更加精确和灵活。
智能控制系统的出现，使得机械手臂的自适应和自动化程度大大提高。
70年代，计算机技术的应用推动了机械手臂的发展，使得机械手臂能够实现更高级的任务，如图像识别、空间规划等。
80年代至今，机械手臂的发展趋势已经从单一的工业应用扩展到了多个领域。
军事、医疗、航空航天、服务机器人等领域都有了机械手臂的应用，同时机械手臂的结构和控制技术也在不断更新和改进。
未来，随着人工智能技术的应用和机械手臂的智能化程度的提高，机械手臂将更加智能化、灵活性更强，能够完成更复杂、更高级的任务。
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机械手臂的发展史
机械手臂的发展史
机械手臂是一种旨在模拟人类手臂运动的机器人系统。
它最初是在上世纪50年代被发明的，但是，在过去的几十年里，机械手臂的设计和技术已经发生了巨大的变化和进步。
最初的机械手臂是由一系列的关节和支架组成的，由电动机控制。
这些机械手臂被广泛地应用于工业生产线和装配操作中，从而提高了生产效率和质量。
随着计算机技术和控制软件的进步，机械手臂的设计变得更加精细和复杂。
它们现在可以执行更加复杂和精细的任务，如精确的操作和装配、医疗领域中的手术和患者护理、以及危险环境的探测和处理。
除了工业和医疗领域的应用之外，机械手臂还被应用于探索深海、太空和其他环境，这些环境对人类的生存和工作都具有挑战性。
总的来说，机械手臂的发展被视为人类科技进步和现代化的重要标志之一，它们在许多领域都发挥着不可替代的作用。
未来，我们可以期待更加先进和复杂的机械手臂的出现，以进一步推动科技的发展和进步。
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机械手臂讲义
线性模组组成
本体：一体挤拉成型的铝型材 丝杆 ：台湾原装TBI滚珠丝杆（全球传动科技） 导轨 ：上银(HIWIN)，全球导轨三大品牌之一。银泰PMI（备用） 轴承：日本原装NSK轴承。台湾NTN轴承（备用） 支承座 ：日本原装SYK支撑座（内含一套“三角形结构的背对背” 轴承） TMT（备用） 联轴器 ：三木1PCS 限位开关： 欧姆龙的光电限位开关3PCS。 台湾嘉准一体式（备用） 电机（步进、伺服、混合动力伺服电机）最高转速分别是：500600r/min、1200-1500r/min、3000-4500r/min以上
Y 安川 Yaskawa
马达方向 M 马达直接内置 BD马达直接安装 BL 马达外置左侧 BR 马达外置右侧 BM 马达外置下侧
传感器 I 内置（in） O外置（out）
P 松下 Panasonic F 富士 Fuji T 台达 Delta
雷赛 白山 信浓
丝杆系列电机安装方式
M
BD
BL
BR
BM
WH单轴机械手臂的型号及参数
对于它们离开中国的原因，市场人士解读不尽相同，但一个普 遍的原因则是：中国已经不再是一个廉价的产品制造基地。
B、国家政策及企业转型 近几年来，中国各地都上调了最低工资。统计数据显示，目前中 国的最低工资是印度的两至三倍。评估亚洲15个发展中国家规定 的最低法定工资以及相关强制性福利支出，中国的劳动力成本 （包括工资和福利成本）位列第三，仅次于马来西亚和泰国。 在全社会提倡建立低能耗、低污染的绿色低碳经济背景下，如何 在制造业中利用先进的自动化技术降低能源消耗的命题，也是自 动化转型所必须要思考的问题。低碳经济是世界发展的趋势，是 国家提倡的重点，也是企业转型的亮点。
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机械手的概述
第一章机械手的概述随着工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大，搬运机械手的应用也逐渐普及，主要在汽车，电子，机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运, 可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率，以降低其他搬运方式的限制和不足，满足现代经济发展的要求。
本机械手的机械结构主要包括由两个电磁阀控制的液压钢来实现机械手的上升下降运动及夹紧工件的动作，两个转速不同的电动机分别通过两线圈控制电动机的正反转，从而实现小车的快进、慢进、快退、慢退的运动运动；其动作转换靠设置在各个不同部位的行程开关(SQ1---SQ9)产生的通断信号传输到PLC控制器，通过PLC内部程序输出不同的信号，从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同的动作，可实现机械手的精确定位；其动作过程包括：下降、夹紧、上升、慢进、快进、慢进、延时、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手动、单步、单周期、连续；来满足生产中的各种操作要求。
机械手就是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、运动机构和控制系统三大部分组成。
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。
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机械手发展概述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，它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
1机械手发展史机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
它是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。
在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。
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。
它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。
1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。
商名为Unimate （即万能自动）。
运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系统用磁鼓作为存储装置。
不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。
同年，美国机械制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。
该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。
这两种出现在六十年代初的机械手，是后来国外工业机械手发展的基础。
1978年美国Unimate公司和斯坦福大学，Unimate-Vicarm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，定位误差小于土1毫米。
联邦德国KnKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制目前，机械手大部分还属于第一代，主要依靠人工进行控制；改进的方向主 要是降低成本和提高精度。
第二代机械手正在加紧研制。
它设有微型电子计算控 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，把感 觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。
第三代机械手则能独立完成工作中过 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制造系 统FMS 和柔性制造单元FMC 中的重要一环节。
2. 机械手的组成分类及驱动2.1机械手的组成般来说，机械手主要有以下几部分组成：包括手指、传力机构等，主要起抓取和放置物件 包括手腕、手臂等，主要起改变物件方向和位1.手部（或称抓取机构）的作用。
2•传送机构（或称臂置的作用。
3. 驱动部分它是前两部分的动力，因此也称动力源，常用的有液压气压 电力和机四种驱动形式。
4. 控制部分它是机械手动作的指挥系统，由它来控制动作的顺序（程 序）、位置和时间（甚至速度与加速度）等。
5. 其它部分 如机体、行走机构、行程检测装置和传感装置等。
2.2机械手的分类机械手从使用范围、运动坐标形式、驱动方式以及臂力大小四个方面的分类 分别为：1. 按使用范围分类：（1） 专用机械手 一般只有固定的程序，而无单独的控制系统。
它从属于 某种机器或生产线用以自动传送物件或操作某一工具，例如“毛坯上下料机械 手” “曲拐自动车床机械手”、“油泵凸轮轴自动线机械手”等等。
这种机械手结 构较简单，成本较低，适用于动作比较简单的大批量生产的场合。
（2） 通用机械手 指具有可变程序和单独驱动的控制系统，不从属于某种 机器，而且能自动完成传送物件或操作某些工其的机械装置。
通用机械手按其定 位和控制方式的不同，可分为简易型和伺服型两种。
简易型只是点位控制，故属 于程序控制类型，伺服型可以是点位控制，也可以是连续轨迹控制，一般属于数 字控制类型。
（3）球坐标式机械手 臂部可以沿直角坐标轴X 方向移动，还可以绕Y tt 和Z 轴转动，亦即手臂可以前后伸缩（沿X 方向移动）、上下摆动（定为绕Y tt 摆动）和左 右转动（仍定为绕Z 轴转动）；（4）多关节式机械手 这种机械手的臂部可分为小臂和大臂。
其小臂和大 臂的连接（肘部）以及大臂和机体的连接（肩部）均为关节（铰链）式连接，亦即小臂 对大臂可绕肘部上下摆动，大臂可绕肩部摆动多角，手臂还可以左右转动。
3.按 驱动方式分类： 2. 按运动坐标型式分类：（1） 直角坐标式机械手 三个方向移动，亦即臂部可以动）、左右移动（定为沿Y 方向方向的移动）；（2） 圆柱坐标式机械手方向移动，又可绕Z 轴转动（定 前后伸缩、上下升降和左右转 臂部可以沿直角坐标轴X 、Y 、Z 前后伸缩（定为沿X 方向的移 的移动）和上下升降（定为沿Z 手臂可以沿直角坐标轴的X 和 Z 为绕Z 轴转动），亦即臂部可以 动；2.3机械手的驱动如前所述，机械手有四种驱动方式，而当中的液压与气压跟机械和电力相比，具有以下优点：1.空间布局安装不受严格的空间限制，能构成其它方法难以组成的复杂驱动系统。
2 •液压与气压驱动传递的运动均匀平稳，易于实现快速启动、制动和频繁的换向。
3.操作控制方便，省力，易于实现自动控制、中远距离控制、过载保护。
与电气控制、电子控制结合，易于实现自动工作循环和自动过载保护。
4•液压与气压元件属机械工业基础件，标准化、系列化和通用化程度较高，有利于缩短设计、制造和降低制造成本。
基于以上几点，液压与气压驱动在生产中应用最为广泛。
液压与气压作为机械手的两种常见驱动方式，其发展也对机械手的应用具有一定的促进作用。
液压与气压都是以流体（液压油液或压缩空气）为工作介质进行能量传递和控制的。
液压的优点是单位质量(1)液压驱动机械手(2)气压驱动机械手以压力油进行驱动；以压缩空气进行驱动;(3)电力驱动机械手(4)机械驱动机械手直接用电动机进行驱动；是将主机的动力通过凸轮、连杆、齿轮、间歇机构等传递给机械手的一种驱动方式。
4.按机械手的臂力大小分类:(1)微型机械手(2)小型机械手(3)中型机械手(4)大型机械手臂力小于1 kg；臂力为1 —10kg；臂力为10—30kg；臂力大于kg输出功率大，因为液压传动的动力元件可以采用很高的压力（一般可达32MPa,个别场合更高），因此，在同等输出功率下具有体积小、质量轻、运动惯性小、动态性能好的特点。
而气压传动的突出优点是：介质李源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。
但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且起源压力较低，因此，气压机械手抓重一般在30 公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以一般适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。
相比之下，液压一般用于低速，重载和低污染的环境下。
众所周知，液压驱动多年来一直以矿物型液压油为工作介质，然而油压存在着污染环境、易燃烧、浪费能源的严重问题，一方面有背于当今制造业环保、节能的发展方向，另一方面在一定程度上限制了液压技术的发展和应用，。
随着科学技术的进步和人类环保、能源危机意识的提高，除了继续使用高水基液作为液压介质外，促使人们重新认识和研究以纯水（不含任何添加剂的天然水（含海水和淡水））作为工作介质的“绿色”液压技术一纯水液压传动技术，并在近20 年来使其不论在理论上还是在应用研究上，都得到了持续稳定地复苏和发展。
纯水液压传动具有无污染危害，阻染性与安全性好、温升小，介质经济性好，维护监测成本较低，黏度对温度变化不敏感，压力损失小，发热小，传动效率高，流量稳定性好，系统的刚性大等技术优势。
虽然纯水液压传动还存在泄漏与磨损、气蚀、液压冲击、振动和噪声、材料腐蚀与老化等技术难题，但随着新工艺、新材料以及新技术的不断出现和发展，终将会得以解决。
未来，预计纯水液压将会是主要的发展热点和方向。
3. 机械手的应用意义及发展趋势3.1 机械手应用意义机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。
机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。
因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。
新世纪，生产水平及科学技术的不断进步与发展带动了整个机械工业的快速发展。
现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。
然而在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。
单靠人力将这些不连续的生产工序衔接起来，不仅费时而且效率不高。
同时人的劳动强度非常大，有时还会出现失误及伤害。
显然，这严重影响制约了整个生产过程的效率和自动化程度。
机械手的应用很好的解决了这一情况，它不存在重复的偶然失误，也能有效的避免了人身事故。
在机械工业中，机械手的应用具有以下意义：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。
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。
同时，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。
3. 可以减少人力，便于有节奏的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。
3.2 机械手的发展趋势目前国内机械于主要用于机床加工、铸锻、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。
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。
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。
国外机械数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。
如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。
目前已经取得一定成绩。
目前世界高端工业机械手均有高精化，高速化，多轴化，轻量化的发展趋势。
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,量产产品达到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结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。