第一篇：噴涂機械手 開題報告

一 機器人的研究背景 意義和現狀

1.1 研究的背景和意義

機器人是一種能夠進行編程并在自動控制下執行某些操作和移動作業任務的機械裝置。機器人技術作為二十一世紀非常重要的技術，與網路技術、通信技術、基因技術、虛擬現實技術等一樣，屬于高新技術。它涉及的學科有材料科學、控制技術、傳感器技術、計算機技術、微電子技術、通訊技術、人工智能、仿生學等等很多學科機械臂作為機器人最主要的執行機構，對它的研究越來越受到工程技術人員的關注。

一個機械臂系統主要包括機械、硬件和軟件、算法這四個部分。到具體設計需要考慮結構設計、控制系統設計、運動學分析、動力學分析、軌跡規劃研究、路徑規劃研究、運動學動力學仿真等部分。對于一套輕便型機械臂的研發，需要把各個部分緊密聯系，互相協調設計。隨著時代的進步，機器臂技術的應用越來越普及，已逐漸滲透到軍事、航天、醫療、日常生活及教育娛樂等各個領域。目前實際應用的絕大多數機器臂都是固定在基座上的，它們只能固定在某一位置上進行操作，因而其應用范圍多限于工業生產中的重復性工作。于是實際 生產生活中迫切需要一種活動空間大，能適用于各種復雜環境和任務的可移動機器人。由于移動機器人工作空間大、運動靈活等優點，對它們的研究也是越來越多，但是這種機器人很多都是實現移動的，并沒有可控制的手臂，所以沒有抓取物體的功能。為了讓移動機器人能夠完成簡單的作業，在它上面安裝兩只輕型服務型機械臂顯的尤其必要。

1.2 國內外機械臂研究現狀

機械臂的研究最早可追溯到 20 世紀 40 年代，美國 Argonne＆Oak Ridge 國家實驗室開發了用于處理放射性物質的遙控機械操作手。1954 年，美國的 GeorgeDevol 首先把遠程控制器的桿結構與數控銑床的伺服軸結合起來，研制出了第一臺通用機械臂。1978 年,Devol 的 Unimation 公司(現在叫 Staubli Unimation)推出通用工業機器人 PUMA，標志著工業機器人技術已經完全成熟。這屬于第一代機器臂，這類機器臂主要是指能以“示教—再現”方式工作的工業機器人。智能機器人和第一代工業機器人不一樣，它具有像人那樣的感覺、識別、推理、判斷能力，可以根據外界條件的變化，對自己的工作做相應的調整。如果修改程序的原則由人預先給以規定，這種智能機器人便是初級智能機器人，即第二代機器人。這種智機器臂技術也逐漸成熟，走向實用。在工業生產中，許多用于組裝的機器臂，便是這類機器臂。

1.2.1 國外機械臂研究現狀

從 20 世紀 40 年代機械臂誕生到現在，已經有 70 多年了，隨著時間的推移對機械臂的研究熱度非但沒有減弱，相反對它的研究是越來越深入。圖 1-2 顯示出機械臂應用的一些場合。比如：航天、噴漆、弧焊、醫療等都用到了機械臂。機械臂給我們生活帶來方便的同時也改變著我們的生活，以前必須用人完成的任務，現在一款機械臂便能出色地完成所有任務。

1.2.2 國內機械臂研究現狀

我國機器人的研究和開發可追溯到六十年代，概括而言，其發展歷程可以人致分為如下三個階段。

第一階段（1987-1993）：以三種類型五個型號機器人的研究開發為戰略目標，跟蹤國外機器人高技術的發展，確定了自動化領域 2000 年最終戰略目標，其中智能機器人包括三種類型的目標產品，即智能型裝配機器人、水深 300 米以下的無纜自治式水下機器人及自治式移動機器人。1986 年我國開展了“七五”機器人攻關計劃，1987 年“863”高技術計劃將機器人方面的研究開發列入其中。最初我國在機器人方面的研究主要目的是跟蹤國際先進的器人技術，之后我國在機器人技術及應用方面取得了很大成就，主要研究成果有：哈爾濱工業大學研制的兩足步行機器人；北京自動化研究所 1993 年研制的噴涂機械臂等。第二階段（1993-1997）：將機器人技術滲透、應用到國民經濟各行業，直接為國民經濟建設服務作為這一階段的主要戰略目標，確定了以特種機器人與工業機器人及其應用并重、以應用帶動機器人目標產品開發、以應用帶動關鍵技術和應用基礎研究、以應用帶動系統集成技術與關鍵部件突破的發展方針，努力推動科技成果轉化，使機器人技術的發展成為高技術產業化的技術源頭，直接為國民經濟建設主戰場服務。主要研究成果有：北京自動化研究所 1995 年完成的高壓水切割機器人；國家開放實驗和研究單位沈陽自動化研究所完成的有纜深潛 300米機器人、無纜深潛機器人、遙控移動作業機器人等。第三階段（1997-現在）在繼續實施第二階段戰略目標的同時，提出中國機器人事業可持續發展的新的戰略目標，采取多種措施，大力加強基地與隊伍建設，特別是機器人的產業化發展，積極做好“十五”與計劃的銜接。

總之，國內機械臂技術跟國外的機械臂相比還有很大的差距，還需要我們投 入更多的精力、人力和財力去研究。

二 本課題的研究現狀、研究目的及意義

１、研究現狀：

噴涂機械手是七十年代發展起來的自動化機械，它可以模仿人手的動作區完成噴漆作業，程序可按需要變動，所以適合多品種小批量生產。機械手能夠突破人體生理條件極限，代替人們去從事高溫、放射性、噴霧、沙塵等危險、繁重而又單調的工作。噴漆機械手在國外已經廣泛應用，而我國主要采用進口的機械手。工業機器人主要承擔著焊接、噴涂、搬運以及堆垛等重復性并且勞動強度極大的工作，工作方式一般采取示教再現的方式。

目前我國噴漆行業比較缺乏噴漆機械手，因此，該產品在我國有較好的發展前景。噴漆機械手由橫向手臂、直立手臂、支撐桿、擺動液壓缸、支承工作臺、氣缸、噴槍等部分組成，它的主要功能是配合液壓控制系統完成產品表面的噴漆工作。

２、研究目的及意義：

本課題所設計的噴漆機械手適合目前我國噴漆生產的要求，能夠達到噴涂質量好、工作性能穩定等目的。在當今大規模制造業中，企業為提高生產效率，保障產品質量，普遍重視生產過程的自動化程度，工業機器人作為自動化生產線上的重要成員，逐漸被企業所認同并采用。工業機器人的技術水平和應用程度在一定程度上反映了一個國家工業自動化的水平，工業機械手是工業生產的必然產物，它是一種模仿人體上肢的部分功能，按照預定要求輸送工件或握持工具進行操作的自動化技術設備，對實現工業生產自動化，推動工業生產的進一步發展起著重要作用。因而具有強大的生命力受到人們的廣泛重視和歡迎。實踐證明，工業機械手可以代替人手的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產率和自動化水平。工業生產中經常出現的笨重工件的搬運和長期頻繁、單調的操作，采用機械手是有效的。此外，它能在高溫、低溫、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染環境條件下進行操作以保護人身安全，更顯示其優越性，有著廣闊的發展前途。

三 本課題的研究內容

本課題主要涉及到以下三部分內容： 第一，噴漆式機器人的機械結構的設計；

第二，機器臂的腰部回轉關節以及大臂小臂和手腕的三個回轉關節的液壓缸設計 第三，控制系統運動的液壓系統的設計。

機械結構的設計包括機器人的底座 腰部回轉關節 大臂小臂 手腕的材料選擇和成型設計以及它們之間的聯接設計。設計中包括小臂平衡機構，小臂采用彈簧平衡的方法，大臂采用凸輪彈簧平衡組合。腰部回轉關節，大臂小臂的回轉關節，采用滑動油缸驅動，手腕采用三個轉動關節軸 及液壓缸驅動。液壓系統的設計包括液壓泵、電機的選擇，油箱的設計、液壓回路的設計以及其它液壓元件的選用。

四 實施方案

1根據課題的需求，參考書籍資料，采用關節式噴漆機器人的模版，參考的效果圖如下，后期會進行調整。

機器臂初步設定的主要技術參數

2驅動機構的選擇

根據動力源的不同, 工業機械手的驅動機構大致可分為液壓、氣動、電動和機械驅動等四類。采用液壓機構驅動機械手,結構簡單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便，驅動力大等優點。因此，機械手的驅動方案選擇液壓驅動。

五 課題內我要做的主要內容與任務安排

5.1 主要內容

1大臂部件設計 2小臂部件設計 3手腕（含手）設計 4零件設計

5.2 任務安排

1.大臂部件設計圖； 1-1.5 A0 2.小臂部件設計圖： 1-1.5 A0 3.手腕部件設計圖： 1-1.5 A0 4.零件圖： 1-2張A2；

5.完成設計說明書，不少于兩萬字，格式見理工類畢業設計（論文）模版； 6.參考文獻15篇以上，其中外文文獻不少于5篇； 7.翻譯相關的外文資料不少于5000漢字；

5.3進度安排

第一、二周，利用學校圖書館和網絡資源，查閱資料，節約書籍，收集相關文獻； 第三周，撰寫文獻綜述和楷體報告，進行方案論證與方案設計；

第四周，與指導教師討論方案的可行性，請導師提出意見，準備開題報告； 第五周，參考機械設計手冊，開始設計計算，進行機器人的受力分析； 第六周，完成機器人的計算；

第七至九周，完成機器人的總裝配圖及液壓局部回路； 第十周，繪制總裝圖的同時，準備期中考核； 第十一周，完成總裝圖及液壓局部回路的繪制；

第十二至十四周，查詢相關技術手冊，設計兩種專業油缸，繪制零件圖； 第十五至十六周，完成外文翻譯；撰寫畢業設計說明書； 第十七周；審查設計資料，結題答辯考核。

六 參考文獻

[1] 李育紅，王紅衛，李芳.機器人發展概況及展望[M].河南科技.2002，01.[2] 張春生.噴漆機器人應用及發長策略[M].機器人技術與應用.1994，3：22~26.[3] 楊志勇，張大衛，吳軍.噴漆機械手優化設計及其計算扭矩控制[M].機床與液

壓.2003.NO.5：52~56.[4] 王焱，趙德安，王振濱等.噴漆機器人噴槍最優軌跡的研究[M].江蘇理工大學學報.2001，05：第22 卷.[5]周濤.用于噴涂汽車外飾件的機器人噴槍的特點[M].汽車工藝與材料.2003，07.[6]劉國民，黃海東.擺動液壓缸機構設計的一種方法[M].工程機械.1998，01.[7]樊炳輝.噴漿機器人液壓系統設計[M].煤炭科學技術.1998，03.

第二篇：機械手開題報告

本科畢業設計開題報告

題 目：銑床上下料機械手結構與控制系統設計

院（系）： 機械工程學院

班 級： 機電08-4班

姓 名： 楊紹寶

學 號： 080514010415 指導教師： 李大勇

教師職稱：

黑龍江科技學院本科畢業設計開題報告 篇二：機械手開題報告

附表6：

鄭州科技學院畢業設計（論文）開題報告

注：課題來源要填寫明確（如教師擬定、學生建議、某企事業單位項目等）

課題類型：（1）a—工程設計；b—技術開發；c—軟件工程；d—理論研究；e—調研報告

（2）x—真實課題；y—模擬課題；z—虛擬課題；

要求（1）、（2）均要填，如ay，by等。

開題報告內容：（調研資料的準備，設計的目的、要求、思路與預期成果；任務完成的 階段內容及時間安排；完成設計（論文）所具備的條件因素等。）篇三：機械手畢業設計開題報告[1]123 山 東 科 技 大 學

本科畢業設計（論文）開題報告

題 目 工業機械手

學 院 名 稱 機電工程系

專業班級 機制（專本）10-3班

學生姓名 xxx 學 號 1022060xx 指 導 教 師

填表時間： 2012 年3月 23日

填表說明 1.開題報告作為畢業設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。2.此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業設計（論文）工作前期完成，經指導教師簽署意見、相關系主任審查后生效。3.學生應按照學校統一設計的電子文檔標準格式，用a4紙打印。4.參考文獻不少于8篇，其中應有適當的外文資料（一般不少于2篇）。5.開題報告作為畢業設計（論文）資料，與畢業設計（論文）一同存檔。1 2 3 4 篇四：機械手開題報告

畢業設計（論文）學生開題報告 篇五：機械手設計_開題報告

沈 陽 工 程 學 院

畢業設計（論文）開題報告 課程名稱： 機械手設計

專 業： 機械制造與自動化

班 級： 機制專101 學 號： 2010543112 學生姓名： 李曉軍

1、課題來源

目前在我國的許多中小型汽車生產以及輕工業生產中，往往流水線上的作業

工作還需要人工上下料，既費時費力，又影響效率。而隨著電子技術特別是電子

計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產已成為高技術領域內迅速發展起來的一

門新興技術，它更加促進了機械手的發展，使得機械手能更好地實現與機械化和

自動化的有機結合。機械手能代替人類完成危險、重復枯燥的工作，減輕人類勞

動強度，提高勞動生產力。機械手是在自動化生產過程中使用的一種具有抓取和

移動工件功能的自動化裝置，它是在機械化、自動化生產過程中發展起來的一種

新型裝置。機械手越來越廣泛的得到了應用，在機械行業中它可用于零部件組

裝，加工工件的搬運、裝卸，特別是在自動化數控機床、組合機床上使用更普

遍。

近年來，機械手已發展成為柔性制造系統fms和柔性制造單元fmc中一個重

要組成部分。把機床設備和機械手共同構成一個柔性加工系統或柔性制造單元，它適應于中、小批量生產，可以節省龐大的工件輸送裝置，結構緊湊，而且適應

性很強。當工件變更時，柔性生產系統很容易改變，有利于企業不斷更新適銷對

路的品種，提高產品質量，更好地適應市場競爭的需要。而目前我國的工業機器

人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，應用規模和產業化水平

低，機械手的研究和開發直接影響到我國自動化生產水平的提高，從經濟上、技

術上考慮都是十分必要的。為此，我們把設計制作輸送線上助力搬運機械手作為

我們研究的課題。

2、研究的目的、意義 2.1 課題研究的目的

現代汽車制造工廠的生產流水線，尤其是主要工藝的焊接生產線，大多采用

了氣動機械手。車身在每個工序的移動；車身外殼被真空吸盤吸起和放下，在指

定工位的夾緊和定位；點焊機焊頭的快速接近、減速軟著陸后的變壓控制點焊，都采用了各種特殊功能的氣動機械手。高頻率的點焊、力控的準確性及完成整個

工序過程的高度自動化，堪稱是最有代表性的氣動機械手應用之一。

現在的機械手大多采用液壓傳動，液壓傳動存在以下幾個缺點:(1)液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失(摩擦損失、泄露損失等)； 液壓傳動易泄漏，不僅污染工作場地，限制其應用范圍，可能引起失火事故，而

且影響執行部分的運動平穩性及正確性。(2)工作時受溫度變化影響較大。油溫變化時，液體粘度變化，引起運動特

性變化。

(3)因液壓脈動和液體中混入空氣，易產生噪聲。(4)為了減少泄漏，液壓元件的制造工藝水平要求較高，故價格較高;且使用 維護需要較高技術水平。

鑒于以上這些缺陷，本機械手擬采用氣壓傳動，氣動技術有以下優點:(1)介質提取和處理方便。氣壓傳動工作壓力較低，工作介質提取容易，而

后排入大氣，處理方便，一般不需設置回收管道和容器:介質清潔，管道不易堵 塞，不存在介質變質及補充的問題.(2)阻力損失和泄漏較小，在壓縮空氣的輸送過程中，阻力損失較小(一般僅

為油路的千分之一)，空氣便于集中供應和遠距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動

那樣，造成壓力明顯降低和嚴重污染。(3)動作迅速，反應靈敏。氣動系統一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的壓力和速度。氣動系統也能實現過載保護，便于自動控制。(4)能源可儲存。壓縮空氣可存貯在儲氣罐中，因此，發生突然斷電等情況

時，機器及其工藝流程不致突然中斷。(5)工作環境適應性好。在易燃、易爆、多塵埃、強磁、強輻射、振動等惡

劣環境中，氣壓傳動與控制系統比機械、電器及液壓系統優越，而且不會因溫度

變化影響傳動及控制性能。

(6)成本低廉。由于氣動系統工作壓力較低，因此降低了氣動元、輔件的材

質和加工精度要求，制造容易，成本較低。

傳統觀點認為:由于氣體具有可壓縮性，因此，在氣動伺服系統中要實現高

精度定位比較困難(尤其在高速情況下，似乎更難想象)。此外氣源工作壓力較低，抓舉力較小。雖然氣動技術作為機器人中的驅動功能已有部分被工業界所接受，而且對于不太復雜的機械手，用氣動元件組成的控制系統己被接受，但由于氣動

機器人這一體系己經取得的一系列重要進展過去介紹得不夠，因此在工業自動化

領域里，對氣動機械手、氣動機器人的實用性和前景存在不少疑慮。2.2 課題研究的意義

在機械工業中，應用機械手的意義可以概括如下：

一、以提高生產過程中的自動化程度

應用機械手有利于實現材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝

配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產率和降低生產成本。

二、以改善勞動條件，避免人身事故

在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性

污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而

應用機械手即可部分或全部代替人安全的完成作業，使勞動條件得以改善。在一

些簡單、重復，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人進行工作，可以避免由

于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。

三、可以減輕人力，并便于有節奏的生產 應用機械手代替人進行工作，這

是直接減少人力的一個側面，同時由于應用機械手可以連續的工作，這是減少人

力的另一個側面。因此，在自動化機床的綜合加工自動線上，目前幾乎都沒有機

械手，以減少人力和更準確的控制生產的節拍，便于有節奏的進行工作生產。

綜上所述，有效的應用機械手，是發展機械工業的必然趨勢。

3、國內外研究現狀和發展趨勢 3.1 國內的研究現狀

工業機械手最早應用在汽車制造工業，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運。

工業機械手延伸和擴大了人的 手足和大腦功能，它可替代人從事危險、有害、有毒、低溫和高溫等惡劣環境中工作：代替人完成繁重、單調重復勞動，提高勞

動生產率，保證產品質量。目前主要應用與制造業中，特別是電器制造、汽車制

造、塑料加工、通用機械制造及金屬加工等工業。工業機械手與數控加工中心，自動搬運小車與自動檢測系統可組成柔性制造系統和計算機集成制造系統，實現

生產自動化。隨著生產的發展，功能和性能的不斷改善和提高，機械手的應用領 域日益擴大。

我國的工業機械手發展主要是逐步擴大其應用范圍。在應用專業機械手的同 時，相應的發展通用機械手，研制出示教式機械手、計算機控制機械手和組合式

機械手等。可以將機械手各運動構件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機構，設計成典型的通用機構，以便根據不同的作業要求，選用不用的典型機構，組裝

成各種用途的機械手，即便于設計制造，又便于跟換工件，擴大了應用范圍。目

前國內機械手主要用于機床加工、鍛造。熱處理等方面，數量、品種、性能方面

都不能滿足工業生產發展的需要。所以，在國內主要是逐步擴大應用范圍，重點發展鑄造、熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改善作業條件，在應用專業機械手的同時，相應的發展通用機械手，有條件的要研制示教式機械手、計算機控制機械手和組合機械手等。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以便更好的發揮機械手的作用。此外還應大力研究伺服型、記憶再現型，以及具有觸覺、視覺等性能的機械手，并考慮與計算機連用，逐步成為整個機械制造系統中的一個基本單元。3.2 國外研究現狀

國外機械手在機械制造行業中應用較多，發展也很快。目前主要用于機床、橫鍛壓力機的上下料，以及點焊、噴漆等作業，它可按照事先指定的作業程序來完成規定的操作。國外機械手的發展趨勢是大力研制具有某種智能的機械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應的變更。如 發生少許偏差時候，即能更正并自行檢測，重點是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經取得一定的成績。3.3 發展趨勢

目前世界高端工業機械手均具有高精化，高速化，多軸化，輕量化等的發展趨勢。定位精度可以滿足微米及亞微米級要求，運行速度可以達到3m/s，良新產品可以達到6軸，負載2kg的產品系統總重已突破100kg。更重要的是將機械手、柔性制造系統和柔性制造單元相互結合，從而根本改變目前機械制造系統的人工操作狀態。同時，隨著機械手的小型化和微型化，其應用領域將會突破傳統的機械領域，從而向著電子信息、生物技術、生命科學及航空航天等高端行業發展。4.發展前景及方向 4.1 重復高精度

精度是指機器人、機械手到達指定點的精確程度，它與驅動器的分辨率以及反饋裝置有關。重復精度是指如果動作重復多次，機械手到達同樣位置的精確程度。重復精度比精度更重要，如果一個機器人定位不夠精確，通常會顯示一個固定的誤差，這個誤差是可以預測的，因此可以通過編程予以校正。重復精度限定的是一個隨機誤差的范圍，它通過一定次數地重復運行機器人來測定。隨著微電子技術和現代控制技術的發展，以及氣動伺服技術走出實驗室和氣動伺服定位系統的成套化。

第三篇：搬運機械手動態控制設計-開題報告

開題報告

搬運機械手動態控制設計

0312001426 03電氣4班 程 誠

一、本課題的目的及研究意義：

搬運機械手設計是機械制造,機械設計和機械電子工程(機電一體化)等專業的一個重要的環節,是學完技術基礎課及有關專業課以后的一次專業課程內容的綜合設計。通過設計提高學生的機構分析與綜合的能力、機械結構設計的能力、機電液一體化系統設計能力、掌握實現生產過程自動化的設計方法。通過這一環節要求達到：

1）通過設計，把有關課程（機構分析與綜合、機械原理、機械設計、液壓與氣動技術、自動控制理論、測試技術、數控技術、微型計算機原理及應用、自動機械設計等）中所獲得的理論知識在實際中綜合地加以運用，使這些知識得到鞏固和發展，并使理論知識和生產密切地結合起來。因此，機械手設計是有關專業基礎課和專業課以后的綜合性的專業課程設計。

2）搬運機械手設計是機械設計及制造專業和機械電子工程專業的學生一次比較完整的機電一體化整機設計。通過設計，培養學生獨立的機械整機設計的能力，樹立正確的設計思想，掌握機電一體化機械產品設計的基本方法和步驟，為自動機械設計打下良好的基礎。

3）通過設計，使學生能熟練地應用有關參考資料、計算圖表、手冊、圖冊和規范；熟悉有關國家標準和頒布標準，以完成一個工程技術人員在機械整體設計方面所必須具備的基本技能訓練。

4）由幾名學生共同完成機械手設計工作，這樣既能培養學生獨立工作與分工協作完成大型設計的能力，又解決了工作量大，時間短的矛盾。

二、搬運機械手的概述

國內外實際上使用權的定位控制的機械手，沒有“視覺”和“觸角”反饋。目前，世界各國正積極研制帶有“視角”和“觸角”的工業機械手，使它對所抓取的工件進行分辨，選取所需要的工件，并正確地夾持工件，進行精確地在機器中定位、定向。

為使機械手有“眼睛”去處理方位變化的工件和分辨開頭不同的零件，它由視覺傳感器輸入三個視圖方向的視覺信息，通過計算機進行圖形分辨，分辨是否是所要抓取的工件。

為防止握力過大引起物件損壞或握力過小引起物件滑落下來，一般采用兩種方法：一是檢測把握物體手臂的變形，以決定適當的握力；另一種是直接檢測指部與物件的滑動位移，來修正握力。

因此，這種機械手就具有以下幾個方面的性能： 1）能準確地抓住方位變化的物體。2）能判斷對象的重量。3）能自動避開障礙物。

4）抓空或抓力不足時能檢測出來。

這種具有感知力并能對感知的信息作出反應的機械手稱為智能機械手，它是有發展 前途的。

現在，搬運機械手的使用范圍只限于在簡單重復的操作方面節省人力，其效用是代替人從事繁重的工作和危險的工作臺，在惡劣環境下尤其明顯。至于在汽車工業和電子工業之類的費工的工業部門，機械手的應用情況決不能說是很好的。雖然這些工業部門工時不足的問題很尖銳，但采用機械手只限于一小部分工序。其原因之一是，搬運機械手的性能還不能滿足這些部門的要求，適于機械手工作臺的范圍很狹小。另外經濟性問題當然也很重要，采用機械手來節約人力從經濟上看不一不定期總是合算的。然而，利用機械手或類似機械設備節省人力和實現生產合理化的要求，今后還會持續增長，只要技術方面和價格方面存在的總是獲得解決，機械手的應用必將會飛躍發展。

機械手是機械自動化生產過程中發展起來的一種新型裝置。近年來，隨著機械技術特別是計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產已成為高技術領域內迅速發展起來的一門新興技術，它更加促進了機械手的發展，使得機械手能更好地實現與機械化和自動化的有機結合。機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓舉重物的力量比人手大等特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應用，例如：

(1)機床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床、組合機床上使用較為普遍。

(2)在裝配作業中應用廣泛，在電子行業中它可以用來裝配印制電路板，在機械行業中

它可以用來組裝零部件。

(3)可在勞動條件差，單調重復易子疲勞的工作環境工作，以代替人的勞動。（4）可在危險場合下工作，如軍工品的裝卸、危險品及有害物的搬運等。(5)宇宙及海洋的開發。

(6)軍事工程及生物醫學方面的研究和試驗。

三、主要研究內容以及采用研究方法

在搬運機械手的控制系統中，我們采用了PLC技術。用流程圖法，按照零件加工過程設常用PLC梯形圖邏輯設計方法較多，設計中我們采計出控制系統流程圖。一般控制系統都是由若干個穩定工作狀態組成，每個工作狀態是由于接受了某個切換主令信號而建立的。各個工作狀態用一個輔助繼電器進行區分，輔助繼電器的狀態由切換主令信號來控制，這些切換主令信號分別來自按鈕、傳感器、定時器和計數器。輔助繼電器同時又是執行元件的輸入變量。當控制系統的輸入主令信號和執行元件確定以后，將主令信號與各自工作狀態的約束條件，分別代入相應的輔助繼電器邏輯方程和執行元件的邏輯方程，即可完成自動工作循環的邏輯控制。最后再考慮手動控制系統及自動循環與手動控制之間的互鎖要求，即完成了全部控制系統的邏輯設計。

在工業自動化生產中，無論是單機還是組合機床，以及自動生產流水線，都要用到機械手來完成工件的取放。對機械手的控制主要是位置識別、運動方向控制和物料是否存在的判別。以附圖所示機械手為例，其任務是將傳送帶A上的工件或物品搬運到傳送帶B上。機械手的上升、下移、左移、右移抓緊和放松都是用雙線圈三位電磁閥氣動缸完成。當某個電磁閥通電時，就保持相對應的動作，即使線圈再斷電仍然保持，直到相反方向的線圈通電，相對應的動作才結束。設備上裝有上、下、左、右、抓緊、放松六個限位開關，控制對應工步的結束。傳送帶上設有一個光點開關，監視工件到位與否。

四、機械手的性能指標

機械手的主要參數是說明機械手的規格和性能的具體指標，一般包括以下幾項：

1）抓取重量

抓取重量（又稱臂力）是指機械手所能抓取或搬運物件的最大重量，它對其他參

如行程范圍、坐標形式和緩沖裝置的設計均有影響，是機械手最基本的參數。

2）運動速度 運動速度反映了機械手的生產水平，影響機械手的運動周期和工作效率，很多機械手由于速度低而限制了它的使用范圍。影響機械手動作快慢的兩個主要運動是手臂

和回轉運動。速度大小與機械手的驅動方式、定位方式、抓重大小和行程距離有關系。

3）行程范圍

機械手的手臂運動行程對使用性能有較大的影響。一般來說，通用機械手的手臂轉就盡可能大些，回轉行程范圍應大于180度，使機械手具有一定的通用性；手臂伸縮行程及工作半徑要適宜，太大會增加手臂懸伸量，相應的偏重力矩和轉動慣量也增加，且剛性降低，對于定位精度也難以保證。

4）定位精度

定位精度是衡量機械手工作質量的又一重要指標，是指機械手的運動部件從某一起始位置運動到預期的另一位置時所到達的實際位置的準確程度。定位精度的高低取決于位置控制方式以及機械手運動部件本身的精度和剛度，并和抓取重量、運動速度等因素也有密切關系。定位精度包括位置設定精度和重復定位精度兩種，一般所說的定位精度是是指重復定位精度。

我們設計的成果將會根據這個幾性能指標來測試，以檢驗它是否合格。

五、進度安排

2007.1----2007.2 ：選定題目

2007.3----2007.4 ：開題報告，綜合敘述

2007.4----2007.5 ：設計方案的實施，設計控制原理圖，梯形圖程序，參數設置，控制信號端口連接

2007.5----2007.6 ：完成設計 2007.6中旬

： 畢業答辯

參考文獻：

[1] 陳立德，機械制造裝備設計，北京：高等教育出版社，2006.4 [2] 李允文, 工業機械手設計, 廣東：機械工業出版社，1994.8 [3] 張建民，工業機器人[M]，北京：北京理工大學出版社，1996

第四篇：噴涂車間實習報告

噴涂車間實習報告

一、實習說明

(1)實習時間：2012年3月12日至2012年3月25日

(2)實習地點：噴涂車間

(3)實習性質：培訓實習報告

二、實習環境

實習期間，我在噴涂車間主要學習噴涂工作原理。我被安排在該部門的一個小組工作，該部門有主管1名，領班2名，QC人員3名，普通員工40名左右。

三、實習過程

(1)了解過程

起初，剛到車間的時候，車間里擺放著各種各樣整齊的產品。第一天進入車間開始主管就叫我看相關工作指導，所在小組的組長給我安排工作任務，分配給我的任務是簡單的拆裝保護。實習的第一天，我就在這工作崗位上了解一些噴涂知識，同時慢慢熟悉車間的工作環境。

(2)摸索過程

對車間里的環境有所了解熟悉后，工作期間每天按時到廠上班，上班工作之后，由領班安排任務。明確工作任務后，我便開始我的工作。若在期間遇到問題或困難要及時告知領班、工程師，讓他們幫助解決出現的問題，領班、工程師通過技術和經驗使產品恢復正常，符合檢驗的要求。

經過兩個星期的學習我了解到鈑金的噴涂工藝流程。1.前處理工藝流程

除油→清水→表調→磷化→清水→吹水烘烤→轉序

（鋁材）

除油（弱堿）→清水→上膜→清水→吹水烘烤→轉序

2.掛灰工藝流程

調灰→刮灰→烘干→打磨→噴涂

3.噴粉（噴油）工藝流程

↗ 噴底粉 ↖

上線→吹風→噴粉→烘烤→下線→檢驗→轉序

↖↙

（噴油）

上線→吹風→噴油漆→烘烤→下線→檢驗→轉序

↓ ↖↙↑

噴底漆 →→→→

4.噴涂檢驗

來料檢驗→前處理檢驗→噴涂條件監控→附測試板噴涂→核對色板→ 測量圖層厚→附著力測試→外觀檢驗→鹽霧測試→轉序檢驗 在工作期間有些工件的噴涂難度較大。我便向小組里的員工同事交流，了解產生工件噴涂不合格的原因，運用適當的方法技巧解決這有難度的工件。

四、實習期工作總結和收獲

實習期間，我對車間的整個噴涂流程有了一個較完整的了解和熟悉。雖然實習的工作與所學專業有所不同。但實習中，我拓寬了自己的知識面，學習了很多專業以外的知識，甚至在書本難以學到的東西。

此次實習，我學會了運用所學知識解決處理簡單問題的方法與技巧，學會了與員工同事相處溝通的有效方法途徑。積累了處理有關人際關系問題的經驗方法。通過實習，讓我在工廠磨練了下自己，也鍛煉了下意志力，訓練了自己的動手操作能力，提升了自己的實踐技能。為以后各車間實習也打下了一點基礎。

導師：

第五篇：機械手項目設計可行性報告

項目設計

可行性分析報告

專 業 機械制造及其自動化 學生姓名 班 級 學 號 指導教師 完成日期 2013年7月 5日

《氣動機械手驅動系統可行性分析報告》

一、概述

機械手在機械工業中，如沖壓、熱處理、機械加工、裝配、檢驗、噴漆、電鍍等都有應用在其它部門，如輕工業、建筑業，國防業等工作中都有應用。

應用機械手，有利于實現材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化程度，從而可以提高生產小路和減低生產成本。同時，在高溫、低溫、有灰塵、噪聲、有輻射或有毒性污染以及工作空間狹窄的場合，用人手直接操作是有為危險的，而用機械手即可部分或全部的代替人安全的完成工作，是勞動強度得以改善。尤其是較笨重的、簡單而重復次數多的操作中，以機械手代替人手，可避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。而且應用機械手代替手工作，這是直接減少人力的一個方面，同時應用機械手可以連續的工作，是減少人力的另一個側面。因此在自動化機床和綜合加工自動線上，目前幾乎都設有機械手，以減少人力和更準確的控制生產的節拍，便于有節奏的進行生產。因此，有效的應用機械手，是發展機械工業的必然趨勢。

二、本項目設計的國內外研究、開發、應用和維護現狀

早在四十年代隨著原子能工業的發展，已出現了模擬關節的第一代機械手，屋十到六十年代，即制成了傳送或裝卸工件的通用機械手和數控示教再現型機械手，這種機械手也稱為第二代機械手。七十年代，又相繼把通用機械手用于汽車的車身的點焊和沖壓生產自動線上，是第二代機械手進入了應用階段。八十年代開始研制具有更多的自由度的機械手，接著能自動編程的機械手，有行走機構的機械手及自動編程的機械手便產生了。

目前工業機械手主要用于流水線工件傳送、焊接、裝配、機床加工、鑄鍛、熱處理等方面，無論數量品種和性能方面都能滿足工業發展的需要。

在國內主要是發展各方面的機械手，逐步擴大應用范圍，以減輕勞動強度，改善作業條件，在應用專用機械手的同時，相應的發展通用機械手，有條件的還要研制示教式機械手，組合式機械手等，將機械手各運動構件，如伸縮、擺動、升降、橫移，俯仰等機構，以及用于不同類型的夾緊機構，設計成典型的通用機構，以便根據不同的作業要求，選用不同的典型部件，即可組成不同用途的機械手，即便于設計制造，又便于改換工作，擴大了應用范圍，同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以更好的發揮機械手的作用。

專用機械手經過幾十年的發展，如今進入了以通用機械手為標志的時代，由于通用機械手的應用和發展，進而促進了智能機器人的研制，智能機器人涉及的內容，不僅包括一般的機械，液壓、氣動知識，而且還應用一些電子技術，通訊技術，計算機技術，仿生學和假肢工藝等，它是一門綜合性較強的新技術。目前，國內外對

其發展都很重視，幾十年來，這類技術的發展和研制，一直比較活躍，設計在不斷的改進，品種在不斷的增加，應用領域也不斷的擴大。機械手的發展趨勢：

1）研制能自動編程和自動改變程序的機械手。重點研究開放式，模塊化控制系統，人機界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機器人控制器的標準化和網絡化，以及基于PC機網絡式控制器已成為研究熱點。編程技術除進一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實用化將成為研究重點。

2）研制具有一定“感觸”和“智力”的機器人。這種機械手，具有各種傳感裝置，并配有計算機，根據仿生學的理論，用計算機，充當其“大腦”，使它能“思考”能“分析”，能“記憶”。

3）多智能體調控制技術：這是目前機械手研究的一個嶄新領域。主要對多智能體的群體體系結構、相互間的通信與磋商機理，感知與學習方法，建模和規劃、群體行為控制等方面進行研究。

4）微型和微小機械手技術：這是機械手研究的一個新的領域和重點發展方向。過去的研究在該領域幾乎是空白，因此該領域研究的進展將會引起機器人技術的一場革命，并且對社會進步和人類活動的各個方面產生不可估量的影響，微小型機器人技術的研究主要集中在系統結構、運動方式、控制方法、傳感技術、通信技術以及行走技術等方面。機器人的結構靈巧，控制系統愈來愈小，二者正朝著一體化方向發展。

5）軟機器人技術:主要用于醫療、護理、休閑和娛樂場合。傳統機器人設計未考慮與人緊密共處，因此其結構材料多為金屬或硬性材料，軟機器人技術要求其結構、控制方式和所用傳感系統在機器人意外地與環境或人碰撞時是安全的，機器人對人是友好的。為進一步提高機器人的智能和適應性，多種傳感器的使用是其問題解決的關鍵。其研究熱點在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩、非正態分布的情形下的多傳感器融合算法。另一問題就是傳感系統的實用化。6）仿人和仿生技術：這是機械手技術發展的最高境界，目前僅在某些方面進行一些基礎研究。

因此，機器人將成為“無人化”系統的重要組成環節之一。

三、項目設計的方案論證

本設計采用綜合傳動方式，即手臂采用電氣傳動，而手爪采用氣壓傳動。我們主要對機械的執行機構，驅動系統，控制系統進行設計

一、執行機構

執行機構包括手部、手臂、軀干。

手指是我們采用回轉式手指。回轉式手指一般沒有手掌，全靠手指握緊物體。這類手指類型比較多，常見的有：單滑銷桿式、連桿杠桿式、齒輪杠桿式、以及具

有鎖緊性能和彈性性能的手部。我們采用的手部形式為單滑銷桿式。

手臂采用直臂式，這樣有足夠的強度和剛度，而且結構簡單，緊湊，不易損壞。軀干采用兩桿支撐的立柱做豎直方向運動的形式。

二、驅動機構

驅動裝置主要是液壓驅動，氣壓驅動，電壓驅動和機械驅動四種。由于氣壓傳動具有防火，防爆，節能，高效使用PLC控制使設計緊湊。所以我們采用PLC控制氣動機械手是綜合性能比較好的。這樣設計還可適用于高溫，粉塵等較惡劣的環境。因此氣動驅動的機械手，用起來比較安全，方便優符合我國的國情；節約資源，保護環境，而且，氣壓機械手結構簡單，重量輕，動作迅速，平穩，可靠是一種比較理想的工業產品之一。因此，我們選用氣壓驅動的方式。

本設計方案在氣壓驅動的基礎上添加電力驅動系統。

我們采用一個直動式氣缸，分別實現機械手指的抓緊、放松；采用一個步進電機實現機械手的上升、下降一個直流電機實現左轉、右轉運動。

三、控制系統

主要有數字控制，小型計算機控制或微處理器控制。

因為PLC具有可靠性高，抗干擾性強，控制系統構成簡單，通用性強，編程簡單，使用維護方便，體積小，重量輕等特點。因此PLC作為一種通用的工業控制器，適用于工業機器人，在生產自動線上廣泛使用，在我們選用的小型計算機控制，使用PLC編程。

我們用PLC編程控制一個氣缸、兩個電機的運動實現機械手的各種動作，并且機械手的手動和自動操作方式，實現它的各種控制要求。機械手的控制要求

機械手要分手動操作和自動操作兩種方式。自動操作又分為單工布、單周期和連續運動三種。

手動操作：供維修用。即用按鈕對機械手的每一種動作進行單獨的控制。例如，當選擇上/下運動時，按下運動按鈕，機械手上升；按下停止按鈕時，機械手下降。其他動作，依此類推。

單工部運行：調試試用，即每按一次起動按鈕，機械手按順序向前執行一個動作后停止。

單周期運行：供首次檢測用，當機械手在原點時，按下起動按鈕時，機械手自行執行一個周期的動作后，自動停止在原點。

自動連續運行：正常工作用，當機械手在原點并按下起動按鈕時，機械手周而復始地執行各工步動作。

四、項目設計方案的可行性論證

氣動技術是實現生產工業自動化的方式之一，由于氣壓傳動系統安全可靠，可

以在高溫、振動、腐蝕、易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射等惡劣的環境下工作，所以應用日益廣泛。用氣控機械手代替手工作業是工業自動化發展的一個方向。

步進電機的技術的日益成熟和廣泛應用，使其定位精度高，便于控制的優勢得以發揮，將步進電機與氣動組合應用，使機械手的性能大大提高。

同時，隨著PLC性能價格比的不斷提高，PLC的應用領域非常廣泛，目前，PLC在國內外廣泛應用于冶、機械、石油、交通運輸等各個方面。一般來說，PLC是自動生產線上不可缺少的控制部件。PLC作為一種通用的工業控制器，適用于工業機械手的控制。

在該設計中，機械手的手爪的抓緊、放松采用氣壓驅動，手臂的上升、下降由步進電機來驅動，底盤的旋轉由直流電機驅動，控制部分采用F1系列小型PLC，型號為F1-40MR。

目前，機械手向越來越緊湊，越來越快，越來越強力的方向發展，因為，緊湊的設計可便于在車間中安裝。較快的速度可提高生產量，而提高有效載荷能力 可以操作更大的零件。因此我們采用氣動驅動提高速度。使用PLC控制室設計緊湊。

所以我們采用PLC控制的氣動機械手是綜合性能比較好的機械手。

五、結論及項目方案實施的展望

經過這段時間的設計，氣壓驅動機械手基本設計完畢，其內容基本達到要求。系統的分析與設計過程也是對學習的總結過程，更是進一步學習和探索的過程。該設計任務涉及氣壓驅動、電力驅動、PLC、電氣控制等，在這個過程中，我對氣壓驅動系統設計、步進電機工作原理及驅動方式、可編程序控制器的編程及外部接線有了深刻認識，對機械手的工作原理有了進一步的掌握，在對機械手裝配圖的繪制中體會到CAD的優越性，同時對機械制圖在設計中的應用有了切身體會，而且該機械手采用氣壓與電力兩種驅動作為機械手的動力源，因此要綜合的考慮某些問題，避免沖突，使其發揮各自的優勢。

機械手的設計是一項復雜的系統工程，必須嚴格按照系統分析、系統設計、系統實施、系統運行與調試的過程來進行。系統的分析與設計是一項很辛苦的工作，同時也是一個充滿樂趣的過程，在設計過程中，要邊學習、邊實踐，遇到心得問題就要不斷探索和努力即可使問題得到解決。

機械工程學院

機械設計制造及其自動化系