plc控制三自由度工业机械手开题报告
开题报告 基于PLC控制的机械手设计
一、选题的理论意义与实际意义机械手在当今工业中有着举足轻重的作用,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。
机械手技术设计的学科相当广泛，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作的传送和装卸；其三，它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而的改善了工人的劳动条件，显著的提高了生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐，我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果。
但是归结起来是机械学和微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。
因此，机械手技术的发展必将带动其他技术的发展，机械手技术的发展和应用水平也可以从一个方面验证一个国家科学技术和工业技术的发展和水平，机械手由于其显著的优点而受到特别重视，机械手是工业机器人的一个重要分支，是提高生产率，对改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段。
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，其靠性高、抗干扰能力强：PLC由于采用现在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，出现故障是可以及时发出警报信息：PLC采用光电隔离和滤波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。
对现代工业的发展具有很重要的意义。
同时在理论方面对于PLC控制的机械手设计提供一定的理论上的借鉴的意义。
二、论文综述国内外有关的学者对于PLC控制的机械手设计进行了相关的研究，并且取得了一定的研究的成果，具体的研究的成果如下所示：（一）国内研究现状胡炜（2018）认为：机械手虽然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。
plc控制机械手开题报告
plc控制机械手开题报告PLC控制机械手开题报告一、引言在现代工业生产中，机械手作为一种自动化设备，广泛应用于各个领域。
机械手的运动控制是其核心技术之一，而PLC（可编程逻辑控制器）作为一种常用的控制器，被广泛应用于机械手的运动控制中。
本报告旨在探讨PLC控制机械手的原理、应用和优势。
二、PLC控制机械手的原理PLC控制机械手的原理是通过PLC控制器对机械手的各个关节进行精确的运动控制。
PLC控制器通过读取传感器的信号，判断机械手当前的位置和状态，并根据预设的程序进行相应的控制操作。
PLC控制器通过输出信号控制机械手的电机、气缸等执行机构，实现机械手的运动。
三、PLC控制机械手的应用1. 工业生产线：在工业生产线上，机械手可以代替人工完成重复性、繁琐的工作，提高生产效率和质量。
PLC控制机械手可以根据不同的工作需求，实现不同的动作模式和路径规划，适应不同的生产任务。
2. 仓储物流：在仓储物流领域，机械手可以实现货物的装卸、搬运和堆放等操作。
PLC控制机械手可以通过与仓储管理系统的联动，实现自动化的物流操作，提高仓储效率和准确性。
3. 医疗领域：在医疗领域，机械手可以用于手术辅助、药品配送等工作。
PLC控制机械手可以实现高精度的运动控制，提高手术的安全性和准确性。
四、PLC控制机械手的优势1. 灵活性：PLC控制机械手的程序可以根据实际需求进行灵活的修改和调整，适应不同的工作任务和工作环境。
2. 精确性：PLC控制机械手可以实现高精度的运动控制，可以精确到毫米甚至更小的尺度，提高工作的准确性和稳定性。
3. 可靠性：PLC控制机械手采用模块化设计，具有较高的可靠性和稳定性。
同时，PLC控制器还可以实现故障诊断和报警功能，及时发现和解决问题。
五、结论PLC控制机械手作为一种自动化设备，具有灵活性、精确性和可靠性等优势，在工业生产、仓储物流、医疗领域等各个领域得到广泛应用。
通过PLC控制器对机械手的运动进行精确控制，可以提高生产效率、减少人力成本，并且可以应对不同的工作需求和环境变化。
《基于plc的工业机械手运动控制系统设计》开题报告
（5）根据控制系统的控制要求和所选PLC的I/O点的情况及高功能模块的情况，设计PLC用户程序，此时可采用梯形图、助记符或流程图语言的用户程序。PLC的用户程序体现了按照正确的顺序所要求的全部功能及其相互相关，编程时可用编程器或者计算机直接编程、修改，同时也可对PLC的工作状态、特殊功能进行设定。
由于劳力成本的逐步增加以及许多工厂和加工中心工作环境恶劣，采用机械手代替工人进行上下料必然会成为未来的一种发展趋势。欧美等发达国家早已采用机械手来代替人工上下料，从毛坯到加工成成品，整套生产线全部采用机械手来完成，己成为现代加工生产技术的主流发展方向。
三、研究内容、预计创新点和难点
在制造机械制造行业中机器人的更新换代，还有技术发展还是很快的。在本次设计中，设计了机械手控制系统，这样一个机器人的控制系统，该系统使用PLC可编程控制器，详细的介绍了通过PLC控制机械手运动的建模过程，通过这些编程还有设计能够达成的一些功能，实现机械手的运动。
（6）对所设计的PLC程序进行调试和修改，直至PLC完全实现系统所要求的控制功能。
五、主要参考文献
[1] 崔屹嵘, 吕栋腾. 晶圆机械手PLC控制系统的设计与实现[J]. 自动化与仪器仪表, 2019(10):26-29.
[2] 温毅, 李哲宇, 康文凯,等. 一种基于PLC的机械手控制系统设计[J]. 科技视界, 2020(15):3.
（2）被控系统基本动作有上升、下降、左转、右转、加紧、放松。本设计初步设想完成一次单循环机械手需完成八个顺序动作，确定这些动作之间的关系及完成这些动作的顺序。
（3）分配输入、输出设备，即确定哪些外围设备是送信号给PLC的，哪些外围设备是接受来自PLC的信号的，同时还要将PLC的输入、输出点与之一一对应，对I/O进行分配。在此基础上确定PLC的选型，本设计所选择的是西门子S7-200系列PLC
PLC机械手控制系统开题报告
PLC机械手控制系统开题报告XXX大学毕业论文(设计)开题报告课题名称:基于PLC的机械手控制系统设计学生姓名: XXX学号: 2007092158 学院: 机械电气工程学院专业、年级: 电气XXXX班指导教师: XXX 职称: XXX毕业论文(设计)起止时间:2011.3.10至2011.6.10一、本课题来源及研究的目的和意义:本课题来源:指导老师本课题的研究目的和意义:本课题目的主要是利用可编程控制器作为载体设计一套程序驱动机械手进行预订动作实现对笔的抓取并写出预设的文字，并可根据需求变化随时更改写出的文字。
理论上，机械手控制电路的设计是对于大入学里面学到的课程，例如电气控制系统与可编程控制器、机械基础、电路理论等课程的进一步巩固。
实践方面本课题将PLC应用于机械手的控制电路中，具有很强的PLC系统设计上意义。
机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。
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，增加了工人门劳动强度，甚至危及生命。
机械手就是在这种条件下诞生的，机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。
它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业。
机械手虽然目前还不如然手那样灵活，但它具有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，因此获得日益广泛的应用。
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。
随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，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。
在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，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。
PLC机械手毕业设计（论文）开题报告
PLC机械手毕业设计（论文）开题报告洛阳理工学院毕业设计（论文）开题报告系（部）：电气工程及其自动化年月日（学生填表）课题名称PLC在机械手控制系统中的应用学生姓名专业班级课题类型指导教师职称课题来源1.综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义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，量新产品达到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。
同时，随着机械手的小型化和微型化，其应用领域将会突破传统的机械领域，而向着电子信息、生物技术、生命科学及航空航天等高端行业发展。
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。
2.研究的基本内容，拟解决的主要问题机械手也被称为自动手，auto hand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。
基于PLC的自动化生产线三自由度机械手控制系统设计
的控 制方 式 为 电磁控 制 或 手动 控 制 。 各 执 行 机构 的 逻辑 控 制 功 能 是通过 Ｐ Ｌ Ｃ 控制 实 现 的 。其 气 动控 制 回路 原理 如 图 ２所 示 。
Ａ Ｂ Ｄ
师 亚娟 （ 陕西工业职业技术学院电气工程学院， 陕西 成阳 ７ １ ２ ０ ０ ０ ）
刘 欣 （ 兰 州理 工 大 学电信 学 院 ， 甘 肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ５ ０ ）
摘 要
以 自动 化 生 产 线 实验 设 备 中的 机 械 手 工作 站 为教 学 对 象 ， 分 析 了三 自由度 机 械 手 工 作 过 程 ， 讨论 了 Ｐ Ｌ Ｃ 控 制 系 统和 气 动控 制 系统 的设 计 。 介 绍 了移 位 指 令 在 三 自由度 机 械 手 控 制 程 序 中的 创 新 应 用 。实验 结 果表 明 ， 该 机 械 手 能 在 其 回 转 半 径 空 间 内实现 对 工件 的抓 取 、 放 置， 且 性 能稳 定 ， 工作可靠 ， 很 好 的提 高 了 实践 教 学 效 果 。
线 实 验 设 备 中 所用 到 的三 自由 度机 械手 臂 ，具有 可伸 缩 、 升 降、 旋转的特点 ， 能 够 灵 活 的 完
成工件的夹取、 放 置 动 作 。三 自 由度 机 械 手 臂 主 要 由 ：气 动 手 抓、 直线防转气缸 、 活 塞 杆 限位
气 动二 联 件
图 ２ 三 自由 度 机械 手气 动控 制 回路
图 ２中 ， Ａ为摆动 气缸气 动控制 回路 ： １ Ｂ １和 １ Ｂ ２为 电 感
ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａｔ ｔ ｈ ｉ ｓ ３－ｄ ｏｆ ｍｅｃ ｈａ ｎ ｉ ｃ ａｌ ａｒ ｍ ｃａ ｎ ｆ ｉ ｎ ｉ ｓ ｈ ｇｒ ａ ｂｂｉ ｎｇ ａｎ ｄ ｐｌ ａ ｃｉ ｎ ｇ ｗｏｒ ｋ ｐｉ ｅ ｃ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ａｄｉ ｕｓ ｏｆ ｇ ｙｒ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｓ ｐａ ｃｅ ． ｉ ｔ ｉ ｓ ｓ ｔ ａ ｂｌ ｅ ａ ｎｄ ｒ ｅｌ ｉ ａｂ ｌ ｅ ａｎ ｄ ｉ ｍ ｐｒ ｏｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ｅ ｔ ｅ ａｃ ｈｉ ｎｇ ｅ ｆ ｅｃ ｔ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ３一ｄｏ ｆ ｍｅ ｃｈ ａ ｎｉ ｃａ ｌ ａ ｒ ｍ． ＰＬ Ｃ， ａ ｉ ｒ —ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｅｄ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｓ ｈｉ ｔ ｆ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏｎ
PLC控制三自由度机械手控制部分分析与设计
图 ３机械 手 循 环 动 作 过 程示 意 图
停止信号 ： 下限位开关得 电。 动作 ７ ： 开始信号 ： 下限位开关得 电。 动 作 ： 手指松开动作 。 停止信号 ： 手指限位开关得 电。
动 作 ８ ： 开始信 号 ： 手指限位开关得电。
・
ｌ ２・
动 作 ： 手臂上摆 动作 。 停止信号 ： 上限位开关得 电。 动作 ９ ： 开始信号 ： 上限位开关得 电。 动 作 ： 回转腰右转动作 。 停止信号 ： 右限位开关得 电。机械手 回复初始状态 。
科 技 论 坛
・１ １・
Ｐ Ｃ控制三 自由度机械手控制部分分析 与设计 Ｌ
黄 智 英
（ 巴音 郭楞职业技术学院， 疆 巴音郭楞 ８ １０ ） 新 ４ ０ ０
摘
要： 本文主要 分析 和论述如何利 用 Ｐ Ｃ控制技 术 ， Ｌ 实现机械 手的握 、 移 等动作 ， 实现机 械手在 左右， 举、 并 前后 ， 上下三方向 自由
图 ２ 三 自 由度 机 械 手 结构 示 意 图
开始信号 ： 压力感应器得电。
动 作 ： 手臂 上 摆 动 作 。 停 止信号 ： 上限位开关得电。 动作 ４ ： 开始信号 ： 限位开关得电。 上 动 作 ： 回转腰左转动作。 停止信号 ： 限位开关得电。 左 动作 ５ ： 开始信号 ： 限位开关得 电。 上 动 作 ： 回转腰左转动作。 停止信号 ： 左限位开关得电。 动作 ６ ： 开始信号 ： 限位开关得电。 左 动 作 ： 臂 下 摆 动 作 。 手
一
表 １ 三 自 由度 机 械 手 Ｉ 分 配 表 ： ／ Ｏ
最 大 抓 重 ：Ｏ ｇ ｌＯ
手 指 夹 持 工 件 最 大 直径 ：０ ｍ ４ｒ ａ 手臂上下摆动角度 ：０ ６。 手臂 回转角度 ：Ｏ ９。 运料频率 ： ５次 ／ ｉ ｍｎ 三 自由度机械手结构如 图 ２所示 ，主要 由机械手指夹持机构 、 机械手臂上下摆动机构 、 机械腰 回转机构 、 固定底座等构成。 ２ 工 作原 理 及 分 析
基于PLC控制的机械手系统控制毕业设计论文开题报告
资料收集
（1）机械手的结构
机械手主要由手部（手抓）、手腕、手臂、立柱和机座组成。手部是机械手与工件接触的部件。由于与物体接触的形式不同, 可分为夹持式和吸附式手部。本课题的工件是块状柱料, 采用夹持式。由手指和传力机构所构成, 手指与工件接触而传力机构则通过手指夹紧力来完成夹放工件的任务。
（2）液压传动系统
液压传动系统主要由油泵、液动机和调节装置组成。油泵供给液压系统压力油, 将电动机输出的机械能转换为油液的压力能, 用这压力油驱动整个液压系工作。液动机相当于手臂伸缩油缸做直线运动, 也有回转运动的液压机一般叫做油马达。调节装置指各种阀类, 如单向阀、溢流阀、节流阀、调速阀、减压阀等, 各起一定作用, 使机械手的手臂、手腕、手指等能够完成所要求的运动。
图1-1机械手组成整体框图
初步设计方法和措施如下:
（1）绘制机械手动作控制模型, 根据上述工艺要求, 机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。机械手本身为主要执行机构, 驱动系统采用液压传动, 控制系统用PLC编程控制, 位置检测为光电开关。
（2）被控系统基本动作有上升、下降、左转、右转、加紧、放松。本设计初步设想完成一次单循环机械手需完成八个顺序动作, 确定这些动作之间的关系及完成这些动作的顺序。
（4）检测装置
检测装置主要负责四类信号的检测, 主要包括: 按钮的输入信号检测, 光电开关的信号检测, 限位信号的输入检测, 以及故障信号的检测。
按钮输入信号的检测为人工控制的输入检测, 主要有启动按钮、停止按钮和工作方式转换按钮。光电开关信号的检测指光电开关在规定时间段内检测不到物品时, 定时器动作使传送带停止工作, 避免传送带长时间空转。限位信号指机械手在运动过程中, 当到达
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毕业设计开题报告设计题目: PLC控制的三自由度工业机械手（结构部分）院系名称: 机电工程学院专业班级: 机械07-5班学生姓名: 李洪宇导师姓名: 刘财勇开题时间: 2011年3月19日指导委员会审查意见：签字：年月日1.课题研究目的和意义工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代制造生产系统中的一个重要组成部分。
机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地取代人工操作；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焊接和装配。
因此，它能大大地改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
因而受到各先进工业国家的重视，并投入了大量的人力物力加以研究和应用。
在现代生产企业中，自动化程度较高，大量应用到了机械手。
尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。
本次设计制作的机械手为通用机械手，它是一种独立的不附属于某一主机的装置。
它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。
它的特点是除了具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。
2.文献综述（研究现状及分析）在机械制造业中，工业机械手应用较多，发展较快。
目前主要应用于流水线传送、焊接、装配、机床加工、铸造、热处理、模锻压力机的上下料以及喷漆等作业，无论数量、品种和性能方面都能满足工业生产发展的需要它可以按照事先制定的作业程序完成规定的操作，有些还具备有传感反馈能力，能应付外界的变化。
例如：机械手发生某些偏离时，会引起零部件甚至机械本身的损坏，但若有了自动传感反馈，机械手就可以根据反馈自行调整。
随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，工人工作环境和工作内容也要求理想化简单化，对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得非常重要。
这样可以避免一些人不能接触的物质对人体造成伤害，如冶金、化工、医药、航空航天等。
代表当今最先进的技术在日本，他的自动化，人性化令人叹为观止，这些技术依赖于控制理论、新材料科学，它是融合各种尖端技术的现代机器。
我国也陆续在工业中有所应用，对于自动控制，柔性制造系统中应用更为广泛，但我国的自动化水平有待提高。
随着工业现代化的发展，机械手技术也随之提高，发展的趋势是工作强度高，灵活性强，准确可靠，可以自动检测并下达动作命令，融入先进的人工智能，使人只作平时的简单的维护，这也是现代工厂的发展趋势。
在K2010展会（德国杜赛尔多夫国际塑料及橡胶博览会）上，库卡机器人有限公司(KUKA)展出了新一代架装机械手QUANTEC系列和新型KRC4控制器。
库卡展出新型QUANTEC架装机械手系列中的两种型号：KR240R3100Kultra和KR90R3700Kprime。
由于对有效载荷和行程进行了优化，所以用户能选出非常适合于具体应用场合的机械手。
QUANTECK系列拥有11个基本机械手类型，型号非常多，对于每个用户的具体应用场合都会有一款特别适用的机械手。
一个机械手系列涵盖了90-270kg的高有效载荷，行程2900-3900mm。
利用QUANTECK系列架装机械手在塑料工业中更容易实现自动化：在系统规划和设计阶段具有极大的灵活性；减少了概念和设计工作，大幅降低了规划风险。
所以架装机械手特别适用于从注塑机上取下零件。
法国塑料加工自动化品牌Sepro Robotique在K展期间推出了由Visual2CNC 驱动的新型S5Line系列Cartesian机械手，该产品对用户而言简化了编程，并采用了用户友好的控制系统，通过Visual2CNC更容易实现自动化。
它的优点是具有较高的速度、较长的行程、较高的灵活性、可靠性和使用寿命，也是Sepro机械手的突出之处。
S5-35机械手设计用于具有平均合模力(3500-8000kN)的注塑机，用于取下重量最大15kg的部件。
功率强大的伺服电机可达到极高的加速度，对模具的干扰时间极短。
其采用整体框架式结构和棱柱形导轨，具有极高的刚度，可适应S5Line系列机械手运动件的高加速度。
S5Line系列机械手可靠性高，可用于极为复杂的应用场合，如置入插件、堆垛托盘及其它任务。
在国内主要是发展各方面的机械手，逐步扩大应用范围，以减轻劳动强度，改善作业条件。
在应用专用机械手的同时，相应地发展通用机械手，有条件还要研制示教机械手、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，以及用于不同类型的夹紧机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不同的典型部件，即可组成不同用途的机械手，即便于设计制造，又便于改换工作，扩大了应用的范围。
同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以更好地发挥机械手的作用。
目前国内己基本掌握了机械手操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机械手关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机械手；其中有130多台套喷漆机械手在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用，弧焊机械手己应用在汽车制造厂的焊装线上。
但总的来看，我国的工业机械手工程应用的水平和国外比还有一定的距离，例如:可靠性低于国外产品，机械手应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；在应用规模上，我国己安装的国产工业机械手约200台，约占全球已安装台数的万分之四。
以上原因主要是没有形成机械手产业，当前我国的机械手生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。
因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设计，积极推进产业化进程。
下图1由上海优乐博特自动化工程有限公司生产的气动机械手PN ZIP系列,轻便而紧凑, 适合应用在垂直偏移量较小及工作循环较快的场合。
功能: 根据ATEX生产制造，适合用于与有爆炸风险的环境中。
最大搬运能力80kg。
安全装置: 有保持物体夹紧的安全装置，即使是气压突然终止情况下，可有效保护物体。
在停止操作时，特制的制动器能保持机械臂和夹具的禁止。
图1在机械制造领域，研究人员为了提高机械手系统的性能和智能水平，要求机械手系统具有开放结构和集成各种外部传感器的能力。
然而，目前商品化的机械手系统多采用封闭结构的专用控制器，一般采用专用计算机作为上层主控计算机，使用专用机械手语言作为离线编程工具，采用专用微处理器，并将控制算法固化在EPROM中，这种专用系统很难(或不可能)集成外部硬件和软件。
修改封闭系统的代价是非常昂贵的，如果不进行重新设计，多数情况下技术上是不可能的。
解决这些问题的根本办法是研究和使用具有开放结构的机械手系统。
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，并考虑与计算机联用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。
3.基本内容、拟解决的主要问题本设计对气动机械手的基本要求是能快速、准确地拾放和搬运物件，这就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。
由此特性总结内容如下：（1）．总体方案的选择和确定，选择机械手技术参数基本参数运动速度是机械手主要的基本参数。
操作节拍对机械手速度提出了要求，设计速度过低限制了它的使用范围。
而影响机械手动作快慢的主要因素是手臂伸缩及回转的速度。
（2）．设计机械手的夹持式手部结构夹持式手部结构由手指(或手爪)和传力机构所组成。
其传力结构形式由气缸实现。
机械手的最大抓重是其规格的主参数，由于是采用气动方式驱动，因此考虑抓取的物体不应该太重，查阅相关机械手的设计参数，结合工业生产的实际情况，本设计设计抓取的工件质量为0.3kg。
（3）. 设计机械手的手臂结构按照抓取工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和降运动。
手臂的回转是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。
手臂的各种运动由气缸来实现。
（4）. 制作工业机械手模型由于考虑经济问题，实做计划采取制作模型来节省费用。
运动方式和控制方式不变。
（5）. 需解决的主要问题1）.底盘旋转任意角度的实现要通过实际动手制作反复推理来实现其旋转。
2）.水平支架和竖直支架的连接需要实际制作过程中确定具体尺寸。
4.技术路线（研究方法）本设计是PLC控制的三自由度工业机械手，工作对象是物料的搬运。
三自由度机工业械手的机械系统主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。
执行机构是机械手完成工作任务的实体，是由驱动系统提供动力。
关系图如下图：PLC控制的三自由度工业机械手（机构部分），驱动方式采取气动形式，气动传动装置承受力不能过大。
所以搬运的物体质量为1kg。
执行机构设计步骤如下：（1）.气动手指：手指是直接与被搬运物体接触的部件，手指的松开和夹紧是通过手指的张开和闭合来实现的。
手指形状，张开、闭合尺寸大小要符合被搬运物体的尺寸要求。
（2）.水平运动机构：采取气缸传动机构，要求具有足够的强度和刚度，这些主要依靠气缸的尺寸决定。
（3）.竖直运动机构：它的要求和水平运动机构原理相同。
要注意竖直运动机构不能过重，它连接在水平机构上会影响水平机构的运动，同样会影响到（底盘）的旋转机构。
（4）.竖直支撑架：要求具有足够的刚度和强度，不能过重，影响（底盘）旋转机构受力情况。
（5）.（底盘）旋转机构：要求具有足够的扭矩。
反应速度要快，能够进行频繁地起动、制动，正、反转切换。
（6）底盘：要求稳固。
驱动系统设计：（1）.驱动系统的质量尽可能要轻，单位质量的输出功率要高，效率要高；（2）.反应速度要快；（3）.驱动尽可能灵活，位移偏差和速度偏差要小；（4）.安全可靠；（5）.操作和维护方便；（6）.对环境无污染，噪声要小；（7）.经济上合理。
基于以上要求选择气动驱动系统最为理想。
控制系统和位置检测系统设计：由于本设计为工业机械手所以控制系统采用PLC（可编程控制器）来控制；位置检测由传感器来实现。
5.进度安排2011年2月28日-2011年3月20日接受设计任务，查阅文献，收集资料，撰写并提交开题报告，翻译英文文献；2011年3月21日-2011年4月3日确定设计方案，选择参数；2011年4月4日-2011年4月24日器件选型以及系统硬件设计；2011年4月25日-2011年5月29日实物模型制作与调试运行；2011年5月30日-2011年6月17日撰写设计说明书并用计算机绘图，整理资料，准备答辩。
6.主要参考文献1.王曙光.S7-200 PLC应用基础与实例[M].北京:人民邮电出版社，20072.皮壮行.可编程序控制器的系统设计与应用实例[M].北京:机械工业出版社，2009.53.叶爱芹, 袁金强.PLC在机械手控制系统中的应用[J].安徽技术师范学校学报，2001（4）：64-654.周虹.气动与PLC技术相结合在机械手设计中的应用[J].液压与气动, 2004.5.吴明亮，蔡夕忠.可编程控制实训教材[M].北京：化学工业出版社，2005.86.杨振球.简易型精确定位气动机械手的研究及其应用[J].华中科技大学,2006.7.盛永华.液压与气压传动[M].武汉：华中科技大学出版社，2005.8.张桂香.机电类专业毕业设计指南[J].北京：机械工业出版社，2005.19.机电一体化技术手册编委会.机电一体化技术手册[J].北京：2009.7.第二版10.于庆广.可编程控制器原理及系统设计［Ｊ］.北京:清华大学出版社,2004.11.J.R.Pollard. Open Architecture for Control［Ｊ］.Industial Computing, 2007.（6）12.V.J.Vada. The evolution of PLC-based loop control［Ｊ］. Control engineering,2007（8）13.Zhou Lanfeng,Hong Bingrong.Real-time acquisition of compact volumetric maps［Ｊ］.High Technology Letters.2006.1。