人们给予机械手的指令信息如动作顺序运动轨迹运动速度及时间，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有或发生故障时即发出报警信号。

④位置检测装置控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以定的精度达到设定位置机械手的分类工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统的分类标准，在此暂按使用范围驱动方式和控制系统等进行分类。

按用途分机械手可分为专用机械手和通用机械手两种专用机械手它是附属于主机的具有固定程序而无控制系统的机械装置。

专用机械手具有动作少工作对象单结构简单使用可靠和造价低等特点，适用于大批量的自动化生产的自动换刀机械手，如自动机床自动线的上下料机械手和叻口工中心通用机械手它是种具有控制系统的程序可变的动作灵活多样的机械手。

格性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是的。

通用机械手的工作范围大定位精度高通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。

通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种简易型以开关式控制定位，只能是点位控制可以是点位的，也可以实现连续轨控制，伺服型具有伺服系统定位控制系统，般的伺服型通用机械手属于数控类型。

按驱动方式分液压传动机械手是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。

其主要特点是抓重可达几百公斤以上传动平稳结构紧凑动作灵敏。

但对密封装置要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温低温下工作。

若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。

气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。

其主要特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，而且气源压力较低，抓重般在公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速轻载高温和粉尘大的环境中进行工作。

机械传动机械手即由机械传动机构如凸轮连杆齿轮和齿条间歇机构等驱动的机械手。

它是种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的。

它的主要特点是运动准确可靠，用于工作主机的上下料。

动作频率大，但结构较大，动作程序不可变。

电力传动机械手即有特殊结构的感应电动机直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。

其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方便。

此类机械手目前还不多，但有发展前途。

按控制方式分点位控制它的运动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点的位置，不能控制其运动轨迹。

若欲控制的点数多，则必然增加电气控制系统的复杂性。

目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。

连续轨迹控制它的运动轨迹为空间的任意连续曲线，其特点是设定点为无限的，整个移动过程处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，并且使用范围广，但电气控制系统复杂。

这类工业机械手般采用小型计算机进行控制。

国内外发展状况国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势工业机器人性能不断提高高速度高精度高可靠性便于操作和维修，而单机价格不断下降，平均单机价格从年的万美元降至年的万美元。

机械结构向模块化可重构化发展。

例如关节模块中的伺服电机减速机检测系统三位体化由关节模块连杆模块用重组方式构造机器人整机国外已有模块化装配机器人产品问市。

工业机器人控制系统向基于机的开放型控制器方向发展，便于标准化网络化器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构大大提高了系统的可靠性易操作性和可维修性。

④机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置速度加速度等传感器外，装配焊接机器人还应用了视觉力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉声觉力觉触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。

虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。

当代遥控段。

美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。

机器人化机械开始兴起。

从年美国开发出虚拟轴机床以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之，纷纷探索开拓其实际应用的领域。

我国的工业机器人从年代七五科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过七五八五科技攻关，目前己基本掌握了机器人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，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆弧焊点焊装配搬运等机器人其中有多台套喷漆机器人在二十余家企业的近条自动喷漆生产线站上获得规模应用，弧焊机器人己应用在汽车制造厂的焊装线上。

但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有定的距离，如可靠性低于国外产品机器人应用工程起步较晚，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器人约台，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器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，客户，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我国的智能机器人和特种机器人在计划的支持下，也取得了不少成果。

其中最为突出的是水下机器人，水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人双臂协调控制机器人爬壁机器人管道机器人等机种在机器人视觉力觉触觉声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了定的发展基础。

但是在多传感器信息融合控制技术遥控加局部自主系统遥控机器人智能装配机器人机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在十五后期立于世界先进行列之中。

二研究内容进行气动机械手的总体研究，并进行整体运动方式设计。

设计的气动机械手伸缩行程，升降行程，旋转度抓握零件直径，最大重量。

图为气路简易示意图图气路简易示意图臂伸缩滑动单元设计气动机械手气路设计，进行关键部件的设计计算对现有资料和仪器进行研究，设计气动机械回转臂部分结构，进行关键部件的设计计算。

人工移动式无动力点位示教部分控制软件设计与上位监控系统设计。

人工对机械手进行移动，进行储存，并在结束后进行自动重复演示。

三实现方法及预期目标通过前期调研得知，我所研究的工作主要在电子气动实验台进行。

电子气动控制实验台采用模块化结构设计技术，精选国外工程用优良元器件，集控制检测执行等技术于体的综合性实验装置。

该实验台由模块和机器人模块构成模块由西门子人机界面及输出输入接口板组成机器人模块由自由度的电子气动操作机单元及相应的输入输出接口板组成。

本毕业设计，初步需要解决的是气动机械手的总体研究，即整体运动方式整体气路的的设计研究回转臂部分结构的分析与设计，机械手的回转部分设计可采用旋转气缸，安装在上下方向导杆气缸上，做旋转运动。

选用气压转角缸，旋转角度最大为，缸径为，双齿条机构，角度可任意调整，可附加感性开关。

图为三自由度机械手简易示意图图三自由度机械手简易示意图通过对机械手气动回路观察得出此气动机械手共有条控制气路，分别为，没两个构成组，每组控制自由度的动作。

其中，号气路控制机械手的伸缩号气路控制机械手的升降号气路控制机械手的回转号气路控制机械手手部的加紧与松开由于该试验装置的气路选用的是双向四通阀，它所控制的机械手在非极限位置无法进行停留，故设计方案需选用点位控制。

图为机械手的气动原理图为机械手运动对应的气路图图机械手的气动原理图机械手运动对应的气路图通过这些初步的工作，更直观具体的了解气动机械手的结构以及工作方式。

在此基础上重点研究的问题是人工移动式无动力点位示教部分控制软件设计与上位监控系统设计。

这项工作的意义在于通过人工移动机械手，使电脑能够自动记录下机械手运动的整个过程并进行重复。

这样可以方便的让不了解相关编程知识的人可以更加方便快捷的对机械手的运动进行操作，以达到工作需要。

此过程需要通过机械手各个移动部件上的行程开关来实现。

通过行程开关的状态的改变来体现机械手的运动过程。

控制端只要记录下这些改变就可以完全实现机械手在人工移动时的运动过程。

该重点研究问题需要使用进行整体运动的控制，而控制的关键是如何将人工移动机械手的相关数据进行储存以及将储存数据进行整合后再次重复，在储存和数据整合问题上需做更深步研究。

另外，还将使用到开发软件人机界面软件，该软件在操作人员和机器设备之间作双向沟通的桥梁，用户可以自由的组合文字按钮图形数字等来处理或监控管理及应付随时可能变化信息，通过它使操作以及演示更加直观便捷。

图为操作界面以及主界面。

图操作界面以及主界面四对进度的具体安排第至第周按照调研提纲完成调研，写出调研报告第周拟出设计方案，完成开题报告第至第周拟订软件方案界面与程序通讯框架，完成控制功能初步设计第至第周完成控制功能和界面详细工程设计，准备总体结构设计第至第周完成气路和结构图纸的草图设计第至第周完成装配图的设计第至第周撰写设计说明书，准备答辩。

五参考文献编程及应用用户手册用户手册气动与液压传动网站网站指导教师年月日督导教师年月日领导小组审查意见审查人签字年月日气动机械手回转臂结构设计，人工移动式无动力点位示教部分控制软件设计开题报告班