基于PLC的搬运机械手控制系统设计文献综述.pdfVIP

文献综述

题目工业机械手的应用

学生姓名

专业班级自动化200级班

学号

院（系）电气信息工程学院

指导教师

完成时间2011年06月05日

工业机械手的应用

1机械手概述

用于再现人手功能的技术装置称为机械手。机械手是模仿人手的部分动作，按给

定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用

的机械手被称为工业机械手。

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。

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工

业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造

和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准

确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。

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、它能操作必要的工具进行焊接和装配，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，受到机械工业的重视。

机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，

可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。机械手的结构形式开始比较简单，专用性

较强。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范

围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改

变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的

引用。

2机械手的发展史

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：机体上安装一回转长臂，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Unimate(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Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种

Unimate-Vic-arm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Unimate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。德国KnKa公司还生产一种点焊机械手，采