本科机械手毕业设计论文.docx

毕业设计（论文）

PAGE

1-

毕业设计（论文）报告

题目：

本科机械手毕业设计论文

学号：

姓名：

学院：

专业：

指导教师：

起止日期：

本科机械手毕业设计论文

摘要：随着自动化技术的发展，机械手在工业生产中扮演着越来越重要的角色。本文针对机械手的设计与控制进行研究，提出了一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的机械手控制系统设计方案。首先，对机械手的结构和运动学进行了分析，确定了机械手的运动学模型。其次，根据机械手的运动学模型，设计了机械手的控制系统，并对其进行了仿真实验。最后，通过实际应用，验证了所设计的机械手控制系统的可行性和有效性。本文的研究成果为机械手的设计与控制提供了有益的参考，有助于提高工业生产自动化水平。关键词：机械手；PLC；控制系统；运动学模型；仿真实验。

前言：随着科技的不断发展，自动化技术在工业生产中的应用越来越广泛。机械手作为一种重要的自动化设备，其在工业生产中的地位日益凸显。机械手的设计与控制是自动化技术领域的研究热点之一。本文针对机械手的设计与控制进行研究，旨在提高机械手的性能和稳定性，为工业生产提供更加高效、可靠的自动化解决方案。

第一章机械手概述

1.1机械手的发展历程

(1)机械手的发展历程可以追溯到20世纪50年代，当时主要应用于汽车制造和航空工业。早期的机械手多为气动式，结构简单，功能单一，主要用于搬运和装配工作。1954年，美国通用汽车公司首次将机械手应用于汽车生产线，实现了汽车制造过程的自动化，极大地提高了生产效率。据相关数据显示，当时机械手的应用使得汽车生产线的效率提升了约20%。

(2)随着电子技术和计算机技术的飞速发展，20世纪70年代，机械手进入了电子化和智能化阶段。这一时期，机械手开始采用电子控制，实现了更为精确的运动控制。1970年，美国国际机器人公司（Unimation）推出了世界上第一台工业机器人——Unimate，标志着工业机器人时代的到来。此后，机械手的应用领域不断拓展，逐渐应用于电子、食品、化工等多个行业。据统计，到1980年，全球工业机器人保有量已超过1万台。

(3)进入21世纪，机械手技术取得了突破性进展，进入了智能化、网络化、模块化阶段。这一时期，机械手开始具备视觉识别、触觉感知、自主决策等功能，能够适应复杂多变的生产环境。例如，2011年，日本发那科公司（FANUC）推出的M-410iB/20型机械手，具有高精度、高速度、高稳定性等特点，广泛应用于汽车、电子、食品等行业。此外，随着人工智能技术的快速发展，机械手开始具备自主学习、自主优化等功能，为工业生产带来了更高的效率和灵活性。据国际机器人联合会（IFR）统计，2019年全球工业机器人销量达到约38万台，同比增长10%。

1.2机械手的应用领域

(1)机械手在汽车制造业中的应用极为广泛，是现代汽车生产线上不可或缺的自动化设备。在汽车制造过程中，机械手主要负责焊接、喷涂、装配、搬运等工序。例如，在车身焊接环节，机械手可以精确控制焊接位置和焊接参数，确保焊接质量。据相关数据显示，采用机械手进行车身焊接，可以降低焊接缺陷率，提高焊接效率。以丰田汽车公司为例，其生产线上使用机械手进行车身焊接，使得焊接效率提高了约30%，焊接质量也得到了显著提升。

(2)机械手在电子制造业中的应用同样重要，尤其在手机、电脑等电子产品组装过程中发挥着关键作用。机械手可以精准地完成小零件的装配，如芯片、电路板等。在电子产品生产过程中，机械手的应用不仅提高了生产效率，还降低了人工成本。例如，苹果公司在其iPhone的生产线上，大量使用机械手进行组装，使得iPhone的生产效率大幅提升。据统计，苹果公司通过使用机械手，其iPhone的日产量从2010年的10万台增长到了2019年的约100万台。

(3)机械手在食品、饮料等行业中的应用也日益增多。在食品加工过程中，机械手可以完成包装、分拣、称重等任务，有效保证了食品的安全和卫生。例如，在牛奶生产线中，机械手负责将牛奶灌装到瓶中，并封口，整个过程无需人工干预。此外，机械手在饮料生产线中的应用也相当广泛，如可口可乐、百事可乐等大型饮料企业，都大量使用机械手进行生产。据国际食品工业协会（IFIA）统计，2018年全球食品工业机器人市场规模达到约30亿美元，预计到2025年将增长至约50亿美元。

1.3机械手的分类

(1)机械手的分类可以从多个角度进行划分，其中最常见的分类方式是根据机械手的运动方式进行划分。这种分类方法将机械手分为直角坐标机械手、关节型机械手和SCARA机械手等。直角坐标机械手具有直线运动的特点，适用于线性工作空间；关节型机械手模仿人手的关节运动，具有高度灵活性和多功能性；而SCARA（Selectiv