械手的应用领域正在向非制造业和服务业方向扩展，并且蓬勃发展的军用机械手也将越来越多地装备部队。

国外方面近几年国外工业机械手领域有如下几个发展趋势。

机械手性能不断提高，而单机价格不断下降机械结构向模块化可重构化发展控制系统向基于机的开放型控制器方向发展传感器作用日益重要虚拟现实技术在机械手中的作用已从仿真预演发展到用于过程控制。

国内方面目前在些机种方面，如喷涂机械手弧焊机械手点焊机械手搬运机械手装配机械手特种机械手水下爬壁管道遥控等机械手基本掌握了机械手操作机的设计制造技术，解决了控制驱动系统的设计和配置，软件的设计和编制等关键技术，还掌握了自动化喷漆线弧焊自动线及其周边配套设备的全套自动通信协调控制技术在基础元件方面，谐波减速器机械手焊接电源焊缝自动跟踪装置也有了突破。

从技术方面来说，我国已经具备了独立自主发展中国机械手技术的基础。

第二章机械手控制方式的选择和可编程序控制器简介机械手控制方式的选择控制方式的分类传统的工业设备自动控制主要由继电器或分立的电子线路来实现，这种控制方式投资相对少些，目前仅在些旧式的简单的工业设备中还有定市场，但该控制方式却有以下致命缺陷仅适合于简单的逻辑控制仅适合特殊的工程项目，而没有通用性没有改动和优化的可能性。

伴随着工业自动化技术的迅速发展，我国工业领域的自动化已经基本实现了从继电器控制到计算机控制的转变，计算机控制方式具有以下两个特点硬件上至少有个微处理器通过软件实现控制思想。

目前，工业自动化领域比较典型的控制方式有可编程序逻辑控制器工业控制计算机集散控制系统。

与工业控制计算机和集散控制系统的比较各自技术发展的起源计算机是为了满足快速大量数据处理要求的设备。

硬件结构方面，总线标准化程度高，兼容性强，软件资源丰富，特别是有实时操作系统的支持，故对要求快速实时性强模型复杂和计算工作量大的工业对象的控制占有优势。

集散系统从工业自动化仪表控制系统发展到以工业控制计算机为中心的集散系统，所以其在模拟量处理回路调节方面具有定优势，初期主统顺序功能图附录梯形图附录硬件接线图启动停止上限位下限位左限位大球右限位小球右限位大小检测下行接触器上行接触器原位指示吸球电磁铁右行接触器左行接触器关节旋转式机械手控制系统与仿真摘要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，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。

自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。

在本设计中介绍了国内外机械手研究现状及研究发展趋势，描述了机械手控制系统的工作原理和动作实现过程。

研究了基于的机械手模型控制系统的设计，还研究了在机械手控制系统中的应用。

利用组态软件设计了机械手模型控制系统监控界面，提供了较为直观清晰准确的机械手运行状态，进而为维修和故障诊断提供了多方面的可能性，充分提高了系统的工作效率。

关键词机械手劳动环境中，机械手由于其显著的优点而受到特别重视。

总之，机械手是提高劳动生产率，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个重要手段。

国内外都十分重视它的应用和发展。

可编程序控制器是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制装置。

随着微电子技术自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展，在硬件配置软件编程通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步，已经成为工厂自动化的标准配置之。

由于自动化可以节省大量的人力物力等，而也具有其他控制方式所不具有的特殊优越性，如通用性好实用性强硬件配套齐全编程方法简单易学，因此工业领域中广泛应用。

机械手在美国加拿大等国家应用较多，如用果实采摘机械手来摘果实装配生产线上应用智能机器人等。

我国自动化水平本身比较低，因此用来控制的机械手还比较少。

本次课题设计的机械手就是通过来实现自动化控制的。

通过此次设计可以更进步学习的相关知识，了解世界先进水平，尽可能多的应用于实践。

是套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于的各种位平台上运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示报警处理流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在自动化领域中有着广泛的应用。

本设计通过组态软件对机械手进行监控，将机械手的动作过程进行了动画显示，使机械手的动作过程更加形象化。

国内外机械手研究概况机械手自二十世纪六十年代初问世以来，经过多年的发展，现在已经成为制造业生产自动化中重要的机电设备。

目前，正式投入使用的绝大部分机械手属于第代机械手，即程序控制机械手。

这代机械手基本上采用点位控制系统，没有感觉外界环境信息的感觉器官，主要用于焊接喷漆和上下料。

第二代机械手具有感觉器官，仍然以程序控制为基础，但可以根据外界环境信息对控制程序进行校正。

这代机械手通常采用接触传感器类的简单传感装置和相应的适应性算法。

现在，第三代机械手正在第第二代机械手的基础上蓬勃发展起来，它是能感知外界环境与对象物，并具有对复杂信息进行准确处理，对自己行为做出自主决策能力的智能化机械手。

它能识别景物，具有触觉视觉力觉听觉味觉等多种感觉，能实现搜索追踪辨色识图等多种仿生动作，具有专家知识语音功能和自学能力等人工智能。

目前机械手技术有了新的发展出现了仿人型机械手微型机，目录第章引言课题研究的目的及意义国内外机械手研究概况第二章机械手控制方式的选择和可编程序控制器简介机械手控制方式的选择控制方式的分类与工业控制计算机和集散控制系统的比较机械手控制方式的选择可编程序控制器简介的结构的特点的主要功能的经济分析发展状况及趋势第三章机械手自动控制系统的设计控制系统设计原则与内容的选型性能与任务相适应处理速度要求应用系统结构的要求传感器行程开关压力传感器分检系统结构分检系统工作原理程序设计的分配编程指令的选择程序的设计硬件接线图第四章在机械手控制中的应用的概述的简介的构成主要特性和功能的编程语言的数据结构的作用工程的建立与变量的定义工程的建立变量的分配变量定义的步骤设备与变量连接工程画面的建立封面窗口及监控画面的制作运行策略的建立及脚本程序的编写动画的连接指示灯的动画连接机械手的动画连接组态运行第五章结论致谢参考文献附录英文原文附录汉语翻译附录系统流程图附录系统顺序功能图附录梯形图附录硬件接线图第章引言课题研究的目的及意义机械手是工业自动化领域中经常遇到的种控制对象。

近年来随着工业自动化的发展机械手逐渐成为门新兴学科，并得到了较快的发展。

机械手广泛地应用与锻压冲压锻造焊接装配机加喷漆热处理等各个行业。

特别是在笨重高温有毒危险放射性多粉尘等恶劣附录汉语翻译机器人机器人是典型的机电体化装置，它综合运用了机械与精密机械微电子与计算机自动控制与驱动传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果，随着经济的发展和各行各业对自动化程度要求的提高，机器人技术得到了迅速发展，出现了各种各样的机器人产品。

机器人产品的实用化，既解决了许多单靠人力难以解决的实际问题，又促进了工业自动化的进程。

目前，由于机器人的研制和开发涉及多方面的技术，系统结构复杂，开发和研制的成本普遍较高，在种程度上限制了该项技术的广泛应用，因此，研制经济型实用化高可靠性机器人系统具有广泛的社会现实意义和经济价值。

由于我国经济建设和城市化的快速发展，城市污水排放量增长很快，污水处理己经摆在了人们的议事日程上来。

随着科学技术的发展和人类知识水平的提高，人们越来越认识到污水处理的重要性和迫切性，科学家和研究人员发现塑料制品在水中是用于污水处理的很有效的污泥菌群的附着体。

塑料制品的大量需求，使得塑料制品生产的自动化和高效率要求成为经济发展的必然。

近几年机器人技术研究和发展，在充分发挥机电软硬件各自特点和优势互补的基础上，对物料抓取机械手整体机械结构传动系统驱动装置和控制系统进行了分析和设计，提出了套经济型设计方案。

采用直角坐标和关节坐标相结合的框架式机械结构形式，这种方式能够提高系统的稳定性和操作灵活性。

传动装置的作用是将驱动元件的动力传递给机器人机械手相应的执行机构，以实现各种必要的运动，传动方式上采用结构紧凑传动比大的蜗轮蜗杆传动和将旋转运动转换为直线运动的螺旋传动。

机械手驱动系统的设计往往受到作业环境条件的限制，同时也要考虑价格因素的影响以及能够达到的技术水平。

由于步进电机能够直接接收数字量，响应速度快而且工作可靠并无累积误差，常用作数字控制系统驱动机构的动力元件，因此，在驱动装置中采用由步进电机构成的开环控制方式，这种方式既能满足控制精度的要求，又能达到经济性实用化目的，在此基础上，对步进电机的功率计算及选型问题经行了分析。

在完成机械结构和驱动系统设计的基础上，对物料抓取机械手运动学和动力学进行了分析。

运动学分析是路径规划和轨迹控制的基础，对操作臂进行了运动学正逆问题的分析可以完成操作空间位置和速度向驱动空间的映射，采用齐次坐标变换法得到了操作臂末端位置和姿态随关节夹角之间的变换关系，采用几何法分析了操作臂际动态模型可以从已知的物理定律例如牛顿定律和拉格朗日分析力学获得。

这导致了在连接的固定的几何和惯性参数下各种铰接式连接的机械手运动动态方程式的发展。

传统方法上，像拉格朗日欧拉和牛顿欧拉方程就可以有系统地被应用于开发实际的机械手运动方程式。

这些运动方程式描述了相同的物理机器人的动态行为，在这个意义上，它们彼此相等。

然而，因为这些公式被获得的多样化的原因和目的，它们的结构可能不相同。

些数据被获得以实现在对伺服机械手的名义联合扭矩的评估中的快速计算时间另外些数据被获得以便利于控制分析和综合还些数据被获得以改善机器人运动的计算机仿真。

基于方程的机械手动态模型的发展是简明而且系统化的。

假设刚性运动，由此产生的运动方程式，将电子控制设备的动力学反冲齿轮摩擦排除在外，