時間：2023-05-29 17:41:04
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機械手臂，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
前言
作為一種智能化程度較高的生產制作工具，智能機械手臂在近期得到了廣泛的應用和長足的發展。研究智能機械手臂的造型設計，能夠更好地完善機械手臂的外觀，從而更好地與其功能相融合。本文從介紹其造型設計的特點著手研究。
1.智能機械手臂造型設計特點
1.1功能原理對造型的影響
智能機械手臂的功能依附于機構工作原理而實現。目前市場上常見的機械手臂有多軸和三軸等，尤其以六軸機械手臂應用較為廣泛。在造型設計時需先確定機械手臂大致形態與結構比例，再考慮各個關節的連接方式、造型元素、細節形態及圖形化設計等。機械手臂造型可采用全包裹式或半包裹式，雙臂式或單臂式，都以功能需求為造型基礎。產品形態是表達產品設計思想與實現產品功能的語言和媒介。在造型創新的過程中，考慮機械手臂的關節結構及傳動規律，在此基礎上進行造型設計才具有實際意義。
1.2造型特點對比分析
（1）同一品牌的產品設計具有家族化色彩偏好及造型曲線偏好，在保證功能與審美的基礎上融入產品族造型基因。產品族設計是企業競爭的有效手段，使產品能獲得統一的家族特征。
（2）輕載機械手臂與重載機械手臂的造型元素選擇具有差異性，輕載機械手臂重視靈活精確，因此多采用線元素來塑造，強調形態的輕松、靈動，采用雙臂設計將關節電機內置;重載機械手臂重視力量感與安全可靠性，造型多采用體元素與較寬大的面元素來凸顯產品厚重感。同時采用較大的基座設計，一方面符合載重需要，另一方面使視覺重心下移，下降的視覺感官是穩定、可靠的，凸顯了造型的力量感，增加人對機械手臂載重可靠性的心理感受。
2.智能機械手臂設計中的主要構成
2.1執行機構
（1）手部：手部安裝在手臂的前端。手臂的內孔中裝有傳動軸，可把運用傳給手腕，以轉動、伸曲手腕、開閉手指。機械手手部的構造系模仿人的手指，分為無關節、固定關節和自由關節三種。手指的數量又可分為二指、三指、四指等，其中以二指用的最多。可根據夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和大小的夾頭以適應操作的需要。
（2）手臂：手臂的作用是引導手指準確地抓住工件，并運送到所需的位置上。為了使機械手能夠正確地工作，手臂的三個自由度都要精確地定位。
（3）軀干：軀干是安裝手臂、動力源和各種執行機構的支架。
2.2驅動機構
（1）液壓驅動式：液壓驅動式機械手通常由液動機、伺服閥、油泵、油箱等組成驅動系統，由驅動機械手執行機構進行工作。通常它的具有很大的抓舉能力，其特點是結構緊湊、動作平穩、耐沖擊、耐震動、防爆性好，但液壓元件要求有較高的制造精度和密封性能，否則漏油將污染環境。
（2）氣壓驅動式：其驅動系統通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機組成，其特點是氣源方便、動作迅速、結構簡單、造價較低、維修方便。但難以進行速度控制，氣壓不可太高，故抓舉能力較低。
（3）電氣驅動式：電力驅動是機械手使用得最多的一種驅動方式。其特點是電源方便，響應快，驅動力較大，信號檢測、傳動、處理方便，并可采用多種靈活的控制方案。
2.3控制系統
控制系統可根據動作的要求，設計采用數字順序控制。它首先要編制程序加以存儲，然后再根據規定的程序，控制機械手進行工作程序的存儲方式有分離存儲和集中存儲兩種。分離存儲是將各種控制因素的信息分別存儲于兩種以上的存儲裝置中，如順序信息存儲于插銷板、凸輪轉鼓、穿孔帶內;位置信息存儲于時間繼電器、定速回轉鼓等;集中存儲是將各種控制因素的信息全部存儲于一種存儲裝置內，如磁帶、磁鼓等。這種方式使用于順序、位置、時間、速度等必須同時控制的場合，即連續控制的情況下使用。
3.造型設計規律分析
3.1形態仿生曲線運用
機械手臂形態設計要體現力量與美感的雙重訴求，需從點、線、面、體等形態元素中體現。德國KUKA公司推出的重載機械手臂承載力可達1300kg，外形采用了仿生學設計，曲線較為平滑、舒展流暢、整體感強，充滿了向上的張力。瑞士ABB公司的重載機械手臂，最大承載力500kg，相比之下，該形態曲線轉折較多，大量折線的運用使機體輪廓線較為瑣碎，削弱了機體線條的流暢性。
3.2色彩運用
色彩依附于產品形態而存在，人對造型設計的第一印象來自其色彩。機械手臂一般采用具有一定辨識度的色彩作為產品主色調，增強品牌的識別度。意大利COMAU公司生產的機械手臂，選用紅色作為主色調，體現了意大利文化中的奔放、熱情;德國KUKA公司生產的輕載機械手臂，選用淺色為主色調，表達質輕、高效、靈動的特征，同時可緩和視覺緊張感，局部采用高純度亮色作為點綴，強化視覺中心，增強產品的色彩節奏感。產品色彩的選擇需考慮與環境色的搭配，可使場景功能區分明確，色彩對比分明，營造嚴謹的工作環境。
3.3材料與質感的運用
機械手臂的外殼材料需保證一定的強度要求，并體現材質感。德國KUKA公司生產的工業機械手臂，采用新型碳纖維加強材料，機身質量較輕但強度卻很高，同時能保持具有一定光澤度的質感。日本YASKAWA公司仿生家用雙臂機器手，機身采用啞光淺色塑料，手臂采用高光澤度亮色塑料，給人輕巧、親和的感覺。
4.結束語
通過對智能機械手臂造型設計的相關研究，我們可以發現，作為一種實際應用效果良好的人工替代工具，智能機械手臂的造型可以進行更深度的優化。有關人員應該根據智能機械手臂的實際應用環境，研究制定最優化的造型設計方案。
參考文獻：
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[3]劉燕，劉洋.基于變柔性關節的機械臂運動誤差研究[J].機械設計，2010（12）：62-65.
關鍵詞 智能機械手臂；汽車用開關疲勞試驗；伺服控制系統；柔性裝夾
中圖分類號U46 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）46-0182-02
1 概述
2001年中國加入了WTO，中國的汽車工業發展顯著加速，汽車產量在2003和2004年相繼突破了300萬、400萬輛，并于2005年產量達到了507.4萬輛，其中轎車234.1萬輛。目前汽車工業已經成為中國的支柱產業，2009年我國汽車工業取得了全球矚目的成績，首次超過美國，成為全球產銷量第一的國家。2010年中國共生產了1826.47萬輛汽車，中國成為世界第一大汽車生產國。汽車工業的飛速發展為汽車零部件的發展帶來了空前的機遇，而浙江作為重要的汽車零部件輸出大省其產業也取得了顯著的成績。
作為汽車重要零部件的汽車開關包括：儀表燈開關、點火開關、翹板開關、組合開關、電源開關、車燈開關、轉向鎖開關等。目前已經有一些開關測試設備，但是它們只針對其中一種或有限的幾種開關進行檢測。因此對于汽車各種開關耐久性試驗方法的研究具有非常重要的意義。
為了克服現有技術中存在的上述問題，本研究項目在于提供一種檢測汽車各種開關耐久性的機器人裝置，是由人機界面進行工業機器人初始化以及程序的編寫和輸出，下載到機器人控制器，通過機器人控制組合開關動作，工業機器人的操作代替人工勞作，經過電參數儀表采集組合開關各點的電阻參數，通過RS-485通信實時的在檢測柜上顯示，從而實現汽車組合開關耐久性試驗的自動化操作和控制。
2項目研究方案
2.1確立方案研究的依據
本科研項目的研究內容就是研制試驗裝置控制軟件、特制的SCARA機器人、各種手爪結構、操作臺以及檢測柜等汽車開關相關的性能實驗設備。
依據汽車開關類行業標準QC/T 20-1992《汽車用氣壓式制動燈開關技術條件》、QC/T 198-1995《汽車用開關通用技術條件》、QC/T 218-1996《汽車用轉向管柱上組合開關技術條件》、QC/T 427-1999《汽車用電源總開關技術條件》、QC/T 504-1999《汽車用點火開關技術條件》、QC/T 505-1992《汽車用車燈開關技術條件》、QC/T 506-1999《汽車用儀表燈開關技術條件》、QC/T 628-1999《汽車用帶點火開關的轉向鎖》、QC/T 632-2000《汽車用翹板式開關技術條件》、JIS D 0208-1993《汽車開關試驗方法一般通則》、JIS D 5808-1994《汽車機械式停止燈開關》、JIS D 5810-1994《汽車倒車燈開關》、JIS D 5811-1994《汽車危險報警燈開關的性能檢查》、JIS D 5813-1994《汽車車門開關》。
2.2研究內容的確定
1）該智能機械手臂擁有三組獨立的司服電機控制系統，能夠完成往復動作測試、上下點動測試、開關旋轉動作測試等；
2）全自動無人值守，故障報警，自動記錄測試數據并進行分析等功能；
3）以被試驗產品為本的柔性裝夾，可通過更換夾具獲得良好的通用性，以適用于絕大多數汽車開關疲勞性試驗的需要。（做到一臺檢測設備滿足十種以上開關檢測的需要）；
4）該系統可以保存20組標準動作模式，動作自由編輯可達120組，完全滿足不同客戶的需求；
5）良好擴展性：智能手臂預留信號輸出點，可以選配各種夾具。
3 確立研究方案
對于單個開關的耐久性檢測可以在末端執行器上安裝相應的手爪結構，在機界面上設置單一的動作類型，如上下、旋轉、擺動等，就能達到標準規定的實驗要求，該實驗很容易實現。
但是對于由轉向燈、儀表轉向指示燈、危險報警燈開關、燈光、水器開關總成的組合開關耐久性能檢測要求更高，因為它不但需要實現各個動作類型的組合，還要有一定的合理性、可靠性、準確性。
本項目的關鍵技術是試驗裝置必須完全符合標準規定的要求。設備應能根據每個開關的具體情況，設定相應的動作類型和參數進行檢測，對于檢測結果系統可以自動分析判斷并保存，顯示總的檢測次數、已經執行的檢測次數，當實驗次數達到目標要求的實驗次數時，設備自動停止，對應的指示燈亮，保護設備并提醒操作人員。
根據實際需求和標準要求，繪制出實驗裝置整體布局圖，繪制出各種手爪執行器結構圖。見附圖所示：
1）圖1為實驗裝置的整體布局圖。圖中：1.控制柜，2.PC機主機，3.鼠標和鍵盤，4.PC機顯示器， 5.末端執行器， 6.壓力傳感器，7.接近傳感器，8.自轉電機（HC-KFE43），9.絲杠電機，10.小臂電機，11.大臂電機，12.螺栓，13.電阻測量儀，14.檢測柜，15.總控系統，16.LED顯示板，17.工作信號燈，18.報警信號燈，19.停止信號燈，20.開始按鈕，21.暫停按鈕，22.恢復按鈕，23.急停按鈕，24.機器人， 25.操作臺，26.大臂伺服放大器（MR-E-40A），27.小臂伺服放大器，28.絲杠伺服放大器，29.自轉伺服放大器，30.PLC控制器（FX1s-30MT）2個，31.通信模塊（FX485-BD）2個。
2）圖2為工業機器人操作界面。圖中，主要包括狀態顯示、手動示教、參數查詢、動作編程、程序寫入等。手動示教實現工業機器人位置的初始化和位置的鎖定。動作編程的內容有：動作類型選擇（電機及其旋轉方向）、動作行程、動作速度、動作延時時間、動作邏輯、有無循環及循環次數等，點擊“程序寫入”按鈕即可將用戶總任務下傳至控制系統。下位機還可以將機器人的各種狀態通過人機界面提示給用戶，如上電后控制系統對工業機器人各個關節的狀態及系統的狀態等。下位機通過人機界面接受用戶對工業機器人各個運動關節的位置矯正，以及用戶對運動過程中各個模塊的參數查詢。另外在設備出現故障時系統會自動報警，保護設備安全。
3）圖3三為末端執行器對應的上下運動的手爪結構。（用于開關類型）
4）圖四為末端執行器對應的擺動運動的手爪結構。
5）圖五為末端執行器對應的旋轉運動的手爪結構。
3、4、5三種末端執行器的手抓結構，使得該設備適用于絕大多數汽車開關耐久性試驗的需要，只需要簡單更換手抓結構，設備具有很好的通用性和可移植性。
4 項目的驗證
最后經過有關部門驗證該項目達到如下性能要求：
1）研制的樣機使用功能滿足“按、拉、推、撥、拿、旋轉”等功能的各類汽車開關耐久性能試驗的要求, 符合QC/T198《汽車用開關通用技術條件》等20多項標準規定的性能試驗原理、方法及技術要求；
2）研制的樣機經計量測試檢定所測試，其技術指標達到設計的要求；
3）使用該設備用于汽車開關產品檢測，并通過了QC/T198《汽車用開關通用技術條件》等9項標準的省級計量認證和國家實驗室認可；
4）研制的樣機結構緊湊、裝夾柔性，采用的伺服系統可靠，具有便捷的可編控制程序、操作界面可顯示各種試驗參數、故障報警停機保護等功能。 屬國內領先水平。
參考文獻
目前，由于機械手技術有了快速的發展，同時PLC控制技術以及點控制技術也在生產實踐中得到應用，所以，適合在工業自動化生產中使用的通過機械手也有了不小的進展。因為氣動機械手具有諸多優勢，比如結構簡單、定位精確、控制便捷等，因此被自動化生產線大量采用。本文將結合自動化生產線的實際情況，進行基于PLC與步進電機的氣動手搬運機械手控制的探討。
一、起動機械手的機構及原理
1、氣動機械手的結構
該氣動機械手的結構如圖1所示，其中1為推料氣缸，2為工作庫，3為單桿氣缸，4為雙導桿氣缸，5為氣動手抓，6為轉軸，7為步進電機，8為傳送帶。在以上組成元件中，燃料氣缸主要負責在工件庫中推送工件；氣動手抓則是用來抓緊工件或放松工件；雙導桿氣缸是用來控制機械手臂進行縮回或者伸出動作；單桿氣缸可以提升或者降低氣動手抓；不僅電機控制著機械手臂的旋轉，并且依據脈沖數量來保障定位準確。
2、氣動機械手的工作原理
本文探討的氣動系統包括了推料氣缸、升降氣缸、伸縮氣缸和氣動手抓等組成部分。其中，單電控制二位五通閥負責控制推料氣缸、升降氣缸以及伸縮氣缸。而氣動手抓則是被雙電控制二位五通閥來進行控制。至于氣缸動作過程中的穩定性，一般通過單向節流閥來控制其速度，速度得到控制以后，氣缸在運動過程中的穩定性即可大大提高。該氣動機械手在工作中遵循以下流程：工件存料后氣動機械手向前伸出―前臂降低―工件被氣動手指夾住―前臂抬升并縮回―手臂向右旋轉―手臂前屈―手爪把工件放進料口―手臂縮回―機械手復位，直到下一個工件就位，這一過程循環進行達到工作的目的。在本系統中，為了保障機械手的定位準確，把電感傳感器裝置在機械手底座處，當作其基準傳感器。并且在機械手向左、向右旋轉到最大位置處加裝限制裝置。
二、氣動機械手控制標準
對于氣動機械手控制標準，主要體現在搬運工件的工作中，不僅要準確控制其操作，還要同步呈現系統的狀態。在遇到緊急事件時，可以進行相應的處理。具體要求分三個方面：（1）機械手在工件到位后向前伸出手臂，當傳感器檢測后，手爪氣缸延遲0.5秒后下降，在限位傳感器感應后，同樣延遲0.5秒再抓取工件，手抓接受到加緊信號之后，延遲0.5秒上升氣缸，到位后手臂氣缸回縮，縮回限位到位之后右旋轉，到達一定角度之后手臂向前伸出，伸出限位后手爪氣缸降低，下降限位后，手動手爪延遲0.5秒松開工件，手爪提高限位后，手臂氣缸向后縮，縮回限位后手臂進行左旋轉，直到下一個工件就位，再重復以上要求。（2）啟動、停止、復位、警告。在該系統通電，“復位”被點動后系統復位，并且清除干凈存料臺。點擊“啟動”按鈕之后，表示缺料情況的黃燈會閃爍，設備在放進工件后再運轉。當點動“停止“按鈕后，全部元件都會暫停工作，警告燈也會點亮，同時缺料黃燈也會繼續閃爍。（3）系統意外斷電的處理。設備會在系統意外斷電后暫停工作。直到電源供應恢復之后，點擊“復位”按鈕，并且再次點動“啟動”按鈕，這個時候機械手會執行控制要求（1）中的有關內容。
三、氣動機械手控制系統的設計
1、氣動機械手控制系統的硬件設計
本系統在動作流程上主要根據氣動機械手控制系統的工作原理，并且結合電磁鐵的狀態和步進電機的方向信號DIR和脈沖信號的狀態來安排氣動機械手的動作順序。在PLC I/O口分配方面，主要依據該系統輸出與輸入的數量特征。決定將控制器選擇為西門子S7-200系列PLC。該氣動搬運機械手控制系統的I/O口分配情況如表1所示。
2、氣動機械手控制系統的軟件設計
在本文中的機械手軟件設計過程中，步進電機的控制是比較復雜的難點。對于步進電機控制系統而言，其驅動器的方向信號DIR和脈沖信號PLU是由Q0.1和Q0.0分別提供的。利用程序對步進電機的旋轉方向和脈沖數目進行相應設置后，基本上可以保障機械手向左、向右旋轉的準確度。結合步進電機的動作特征，應用S7-200PLC的脈沖指令PLS來保證步進電機的定位。其中，高速脈沖指令包括寬度可變脈沖PWM和高速脈沖PTO這兩種類型。由于PTO方式能夠有效控制脈沖數量和周期，所以被該系統采納。步進電機一旦在啟動瞬間發生高頻脈沖增加的情況，會導致電機出現失步等故障。為此，步進電機在進行啟動、運行、停止、高速運行、減速等階段時，可以在PTO指令過程中運用多管線控制手段。
結論
本文進行基于PLC與步進電機的氣動手搬運機械手控制系統的設計，通過相關實驗，證明了該機械手控制方便、定位精確，可以長期穩定的運行。在實際生產過程中可以結合需要來調整機械手動作流程，提高其適應性。
參考文獻
1引言
機械手作為工業機器人一種末端執行器，是機器人直接用于抓取．握緊、吸附專用工具進行操作的部件，是最重要的執行機構，安裝于機器人手臂的前端。機械手是模仿著人手的部分動作。按給定程序、軌跡和要求實現自動抓取，搬運或操作的自動機械裝置。
2硬件設計
主要包括：根據管道機械手所特有的工作環境，選取適當的機械手類型。設計出機械手的各執行機構，包括手部、手腕、手臂、立柱和機座等部件。機械手的控制系統設計．本機械手擬采用手動、自動相結合的控制方式。分析管道機械手特有的工作環境，要求管道機械手應滿足耐腐蝕，重量輕、體積小，消耗能量少、在惡略環境下能安全王作和笏于操作。選擇常用的機械手類型，分析對比。管道疏通機械手在整個裝置上的布置，原計劃采用多數水下機器人把機械手前置的布局方式，但是考慮到這樣的布局會對偶然的撞擊缺乏保護，并往往會遮住視野，同時給安放存污槽和布置照明帶來困難，所以最終決定將機械手安放在整個裝置的中間偏后位置。為了便于操作人員及時了解設備狀態，應對突發事件，為機械手安裝攝像頭和照明裝置，照明裝置和攝像頭隨機械手一起轉動。手指是夾鉗式取料手直接于待夾取物件接觸的部件。指端的形狀有V性指、平面指、尖指或薄、長指及特性指。V形指一般用于夾持圓柱形工件，特點是夾持平穩可靠，夾持誤差小。平面指一般用于夾持方形零件(具有兩個平行平面)、板型或細小棒料-尖指和薄、長指，一般用于夾持小型或柔性工件，其中薄紙一般用于堅持位于狹窄工作場地的細小工件，以避免和周圍障礙物相碰，長指一般用于夾持炙熱的工件，以避免輻射對手部傳動機構的影響。對于形狀不規則的工件，必須設計與工件形狀相適應的專用特型手指，才能穩定可靠地夾持工件。
手指的材料對機器人的使用效果也有很大影響。夾鉗式手指一般選用碳素鋼或合金結構鋼。為使手指經久耐用，指面可以鑲嵌硬質合金，高溫作業的手指，可選用耐熱鋼。在腐蝕性氣體環境下工作的手指，可以鍍鉻或進行搪瓷處理，也可選用耐腐蝕的玻璃或聚四氟乙烯。由于本機械手抓取物體一般是水平放置，同時考慮到通用性，因此給手腕設一繞x軸轉動回轉運動就可滿足工作的要求。按照設計的要求，本機械手的手臂有三個自由度。即手臂的伸縮、左右回輸入轉和升降(或俯仰)運動。手臂的回轉和升降運動是通過立柱來實現的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。手臂的各種運動由液壓缸來實現。機座采用合金制造，有足夠大的安裝基面，保證機械手工作時的穩定性。機座承受機械手的全部重量和工作載荷，保證有足夠的剛度和承載能力。機座的設計按照以下原則進行。首先有足夠的大的安裝基面，以保證機器人工作是的穩定性。其次機座承受機器人全部重量和工作載荷，應保證足夠的強度、剛度和承載能力。再次機座軸系及傳動鏈的精度和剛度對末端執行器的運動精度影響最大，因此機座和手臂的連接要有可靠的定位基準面。本設計采用的是履帶式移動機構，因為：
1．支撐面積大，接地比壓小，適合于松軟或泥濘場地作業，下陷度小，滾動阻力小通過性能較好，
2．越野機動性好，爬坡、越溝等性能優越于輪式移動機構。
3．履帶支撐面上有腹齒，不易打滑，牽引附著性能好。有利于發揮較大的牽引力。
3控制系統設計
前面提到，該系統采用手動結合自動的控制方式實現機械手的運行。整個機械手下放到管道以后．將安裝在機械手上的攝像頭拍攝的視頻信號通過數據線傳輸到地面顯示屏，用操縱桿實現對機械手的手動遠程控制。用PLC實現對機械手的自動化控制。通過I／O分析后，確定了本裝置的I／O分配表如下：
本文所設計的管道疏通機械手能滿足我們對現有城市中管道的疏通需求，能大大降低原有疏通管道時需要的巨額成本．也能減小疏通作業時破壞原有設施給交通帶來的不利影響。分析管道機械手特有的工作環境，要求管道機械手應滿足耐腐蝕、重量輕、體積小、消耗能量少，在惡略環境下能安全工作和易于操作。選擇常用的機械手類型，分析對比。管道作業機械手是一種可以沿著管道內行走的機構。可以攜帶一種或者多種傳感器及操作裝置。
關鍵詞：機械手；PLC；自動控制
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 07-0000-01
PLC Automatic Control of Unloading Manipulator
Liu Xuesheng
(Weifang Branch of Shandong Special Equipment Inspection Institute,Weifang261061,China)
Abstract:Industrial robots have been developed in foreign countries more and more applications,but also present in relatively small domestic applications,the paper discharge PLC automatic control of the robot has been studied in the hope that the relevant departments Reference.
Keywords:Manipulator;PLC;Automatic control
一、前言
PLC是一種工業控制用的計算機，在設計理念上，是計算機技術和繼電-接觸器控制電路相結合的產物，它將繼電器系統的優點與計算機控制系統的編程靈活、功能齊全、應用面廣、計算功能強大等優點結合起來，避免了電氣控制固定接線的缺點，有逐步取代繼電接觸器邏輯控制的趨勢，在電氣控制領域已得到廣泛應用。PLC具有微機的許多特點，但它的工作方式卻和微機有很大的不同。微機一般采用等待命令的工作方式。在PLC中，用戶程序按先后順序存放。CPU從第一條指令開始執行程序，直到遇到結束符后又返回到第一條，如此不斷循環。這種工作方式是在系統軟件控制下，順次掃描各輸入點的狀態，按用戶程序進行運算處理，然后順序向輸出點發出相應的控制信號。
二、卸料機械手的PLC控制系統設計
（一）卸料機械手的控制要求。機械手的所有定位可根據第四章所求的運動結果來安裝限位開關，由限位開關來控制，把機械手抓取在第一段生產線上的電機座的位姿和第二段線上電機座的位姿代入相應公式可求出對應的關節變量，通過這些關節變量來確定機械手的限位開關的位置。機械手的全部動作由油缸和液壓馬達驅動，而油缸和液壓馬達的控制又由相應的電磁換向閥控制。如前伸電磁閥通電時，機械手才前伸，當前伸電磁閥斷電時，機械手的前伸動作才停止；機械手的縮回電磁閥通電時，手臂才執行縮回動作，當機械手的縮回電磁閥斷電時，機械手的縮回動作才停止。
當機械手位于原點時，按下啟動按鈕，如果光電開關檢測到有工件，則前伸電磁閥通電，機械手開始執行前伸動作，當前進到一定距離后前限位開關動作，前進停止；同時接通夾緊電磁閥，機械手夾緊工件后上升電磁閥通電，機械手上升，上升到頂時碰到上限位開關上升電磁閥斷電，上升停止；同時接通臂部右轉電磁閥，機械手臂開始右轉，碰到手臂右轉限位開關時右轉即停止；同時接通手腕順時針回轉電磁閥，手腕開始順時針回轉，當碰到限位開關后，手腕回轉動作停止；同時接通下降電磁閥，手臂開始下降，當碰到下限位開關時，下降動作停止；同時接通松開電磁閥，機械手松開工件；松開工件后接通縮回電磁閥，手臂縮回，當碰到后限位開關后縮回動作停止；同時接通臂部左轉電磁閥，機械手臂圍繞軸線左轉，碰到左轉限位開關后左轉停止；接通手腕逆時針回轉電磁閥，手腕產生回轉動作，回轉180度后逆時針回轉電磁閥斷電，機械手回到初始位置。機械手經過十步動作完成一個工作周期。
機械手的操作方式分為手動操作和自動操作方式。自動操作方式又分為單步、單周期和連續操作方式。
為了滿足整個系統的調試與維修和應付某些緊急情況，本機械手采用手動和自動操作相結合的操作方式。
手動操作：就是用按鈕操作對機械手的每一種運動進行單獨控制。如：當選擇前伸/縮回運動時，按下啟動按鈕時機械手就前伸，按下停止按鈕，機械手就下降；當選擇上升/下降運動時，按下啟動按鈕，機械手上升，按下停止按鈕，機械手下降；當選擇右轉/左轉運動時，按下啟動按鈕，機械手右轉，按下停止按鈕，機械手左轉；當選擇手腕順/逆時針運動時，按下啟動按鈕時，手腕順轉，按下停止按鈕時手腕左轉。
單步操作：就是每按一次啟動按鈕，機械手完成一步動作后自動停止。
單周期操作：機械手從原點開始，按一下啟動按鈕，機械手自動完成一個周期的動作后自動停止。在工作中如果按下停止按鈕則機械手動作停止，重新啟動時需要用手動操作方式將機械手移回原點，然后按下啟動按鈕，機械手又重新開始單周期操作。
循環操作：機械手從原點開始，按下啟動按鈕機械手將自動的、連續不斷的循環工作。在運行中如果按下停止按鈕，則機械手動作停止，重新啟動時需要用手動操作方式將機械手移回原點，然后按下啟動按鈕，機械手又重新開始連續操作。工作中如果按下復位按鈕，則機械手將繼續完成一個周期的動作后，回到原點自動停止。
（二）輸入/輸出設備及I/O點數。1．輸入設備：用來產生輸入控制信號。操作方式轉換開關：該開關有手動、單步、單周期、循環等四個位置可供選擇。手動時的運動選擇開關：該開關有前伸/縮回、夾緊/放松、右轉/左轉、上升/下降、腕順轉/逆轉等五個位置可供選擇。啟動、停止和復位按鈕。位置檢測元件：主要是前限、后限；上限、下限；左轉限位、右轉限位；腕順轉限位、逆轉限位都是用限位開關來來檢測的。工件到位檢測：使用光電開關檢測工件是否運送到位。2．輸出設備：由PLC的輸出信號驅動的執行元件。該系統中包括前伸電磁閥、縮回電磁閥、夾緊電磁閥、放松電磁閥、上升電磁閥、下降電磁閥、臂部右轉電磁閥、臂部左轉電磁閥、腕部順轉電磁閥、腕部逆轉電磁閥。原點指示燈用以使機械手處于原點時進行指示。
三、PLC程序設計
當操作方式選擇開關置于“手動”時，執行手動操作。當操作選擇開關置于“單步”、“單周期”、“循環”時，其對應的輸入點接通，執行自動操作。執行自動操作時，當操作開關位于“連續”時，啟動后，輔助繼電器M200接通，程序自動循環；當操作開關位于單步時，M200同樣接通，程序也可以循環，但必須是每按一次啟動按鈕執行一步；如果操作開關位于“單周期”或運行過程中按下復位按鈕，則M200復位，程序執行完一個周期后自動停止。由于手動程序采用跳轉指令，所以這兩個程序段可以采用同一套輸出繼電器。
參考文獻：
關鍵詞：壓鑄機；送料；機械手；開發
在進行壓鑄機的送料過程中，其能夠采用多種不同的形式使得機械運行效率得到較為顯著的提升。但在目前市場中出現的壓鑄機已經難以滿足其整體的運營以及運行。因此，在結合其市場的整體運行情況下，需要采用多種不同的方法對傳統的機械手進行相應的改進。最終使得機械手的開發運行效率得到全面性的提高。
一、壓鑄機送料機械手的開發面臨的挑戰
1.1機械手的運行不夠平穩
在進行機械手的整體構建過程中，其首先需要將兩桿的機構進行平衡。在進行開發的過程中，其依f會面臨機械手不夠穩定等多方面的問題。因此，想要使得機械手的整體運行效率更高，其需要采用多種不同的形式實現其機械的穩定性。其基礎結構不穩定主要表現在以下幾個方面：
①其機械手在進行整體的安裝過程中通常會采用整體性的安裝。【1】這就使得其在高度差上難以調節，并且難以處理設備的交互性，從而使得其整體的體系差別增大，難以起到固定的作用。
②在進行機械手的整體調控中，其需要采用多種不同的控制方式讓按鈕開關得到改變。這樣才能不斷增強其整體運行的靈活性。同時，對于設備的停用以及各種故障的發生，其需要進行及早的預防，從而做到防患于未然。但是相對而言，很多傳統的機械手在進行使用的過程中還不堪重負。在整體的使用過程中，還存在諸多的缺陷。因此，很多機械手難于精確設計并保證受力。
③機械手的密封性能還不夠好，對于其氣密結構，很多機械手在進行使用的過程中并未對其進行較好地密封。最終使得壓鑄機送料的效率大幅度的降低。而且從整體上而言，其料勺在進行綜合性的使用中，其氣密性還不夠良好。從整體上而言其在進行料勺處理時，而且容易滲入金屬液料。從而使得設備的運行周期持續下降。最終導致生產效率低下，并且使得設備的壽命變得短暫。【2】
1.2機械手結構不夠精密
在進行機械手的整體應用中，其需要對五桿機構進行傳感定位。并對初始依靠調的參數進行相應的調試。但在實際的應用中，其難以保證其整體的定位。在硬件的設備設計中，其常常容易出現硬件設備磨損以及滑動。而且還容易造成一定的定位失效。在進行手臂位置的控制中，其設備難以達到良好的精密，同時在硬件設備上，其相對而言，占用的空間也較大。所以，在動態機構的運行中，其很難將數字結構進行自動化的實現。而且，其整體的智能化結構也難以得到相應的優化。其五桿壓鑄機送料機械手如下所示：
二、壓鑄機送料機械手的開發分析
2.1機械手的方案設計
在進行逐漸工藝的整體生產中，其需要將送料機械手進行整體性的設計。其整體的設計方案如下所示：
①.根據負載特征，進行動力源選擇。同時，對于負載的變化情況，其需要對動力的變化參數進行數據的分析。在進行整體的機械臺設計中，其需要對電機的整體擺放位置進行裝拆的分析，同時還要對工作面的振動情況進行相應的分析。這樣，其機械手臂的設計，從而使得其整體的運行更加平穩。【3】
②在進行機械手臂的整體設計中，其需要對機械手臂的結構體系進行相應的優化。其首先需要對桿件的參數變化情況進行較為明確的分析。同時，為了能夠使得負載變化更加平穩。其需要對軌跡的變化曲線進行數據性的控制。同時，在進行鉸鏈端的設計中，其需要將滾動軸的變化情況進行力的平衡分析。在進行連接端的整體設計中，其需要考慮到整體的動力運轉。并對受力的負載變化情況進行手臂的平穩轉動。在進行連接設計的過程中，其還需要對機械加工的難易程度進行考慮。選擇焊接和螺栓連接，方便裝拆和購買。
在進行裝置的外觀設計上，其需要對環境的惡劣性進行相應的密封，同時還要保證其料勺的液料充足。同時還要對設備進行型號的更換，并且有利于實現其經濟價值。【4】
2.2壓鑄機送料機械手在線自動化檢測系統的開發
在進行機械手的自動檢測中，其需要以PLC為自動化檢測系統，在進行機構的整體設計中，其需要對鑄件的生產順序進行相應的分析，同時在進行PLC程序的編排過程中，其需要進行多方面的軟件控制。同時，在進行編程軟件的控制時，需要對其機構的運動情況進行信號數字的編排。并采用接觸式的傳感器進行位置傳感的雙重保護，最終防止其傳感器在運行的過程中發生一定的故障。
2.3送料機械手的開發利用
在進行送料機械手的整體應用與開發中，其首先需要對其開發路徑進行一定的要求。同時，在熔爐口，需要對其水平方向進行進料的移動，同時還要對其鎖模導柱進行路徑的數據控制。其整體的估計參數變化如下所示：
①.熔爐腔深度半米左右，考慮到不應取最底部液料，故在取料口提起高度至少半米。同時，在進行取料的過程中，需要對機械手的變化情況進行較為明確的數據分析。這樣其跨距就會發生一定性的變化，其整體的跨距大約在2米左右。【5】
②根據300t壓鑄機上方鎖模導柱與送料口的距離，考慮多型號壓鑄機適用性，機械手應斜插入送料口上方，豎直距離應保持在0.1米。
三、結語：
壓鑄機送料機械手的開發分析十分關鍵，其能夠使得機械手的應用體系得到相應的優化。在進行設計的過程中，其首先需要對壓鑄機的送料機械手進行相應的分析，尤其是對于機械手的應用中各種問題進行較為明確的參數確定。然后對其整體的體系優化，并加強送料機械手的整體開發利用。最終使得壓鑄機的送料效率得到相應的提高。
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關鍵詞 數控機床；機械手；模塊化
中圖分類號TG659 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）107-0104-02
1 數控機床機械手構造
數控機床機械手是由控制系統、驅動系統、執行機構以及位置檢測系統四大塊組成的，實際工業應用過程中，需要這四部分共同配合來完成一項任務。這里給出數控機床機械手的工作圖
1）控制系統
控制系統是機械手的大腦，它決定著機械手的具體運動方式。機械手一個動作的完成首先是由用戶向控制系統發出指令，控制系統將該指令轉化為具體的控制信號，通過程序控制電路、電極控制模塊、機械控制等幾部分來控制機械手實際運動。其次，機械控制模塊還會將機械手實際的運動情況收集起來，轉換為相應信號反饋給控制系統，以判斷機械手是否按照用戶要求運動，是否能夠準確的完成用戶所指定的任務。當反饋信號顯示機械手出現運動偏差時，控制系統將發出警報信號提示用戶。
2）驅動系統
驅動系統顧名思義是數控機床機械手中驅動執行機構運動的裝置，該裝置的主要組成部分為控制調節器、動力系統、輔助裝置等。我們在工業生產中所提及的機械傳動、液壓傳動等，均是使用較為廣泛的驅動系統。
3）執行機構
數控機床機械手外型上與人手臂相類似，也是有手腕、手臂、抓手三部分組成，特殊情況下還可以加裝移動行走機構，提高機械手運行范圍。抓手的主要作用就是抓取物料，常見的抓取方式為吸附式和手抓式。吸附式抓手是通過所安裝的吸盤來執行任務的，電磁式吸盤依靠電磁鐵所產生的磁力來吸附導磁性物質，手抓式吸盤就像是人的手一樣抓取物件，所以在實際應用中，主要用來抓取重量較輕，尺寸較小的零件。手腕部分的主要作用是用來調節工件的抓舉方位以及角度，它是連接抓手與手臂的關鍵部分。手臂部分是機械手的主要城中部分，它主要是控制抓手從最佳的角度抓取物件，同時根據軟件控制系統發出的信號，按照要求將物件放至準確位置。
4）位置檢測系統
數控機床機械手位置信號有手臂位置、抓手狀態、行走位置等幾種，信號檢測系統的主要作用就是用來檢測這幾種信號，然后將信號反饋至主控制系統用來判斷當前各個位置信號是否正確，機械手各部件是否處于正確位置，同時主控制系統向位置檢測系統發送控制信號，給出機械手下一步操作任務。
2 數控機床機械手分類
1）按照用途分類
數控機床機械手可以應用于很多種工業生產過程中，但是生產內容不同所使用的機械手類型也不同。當前數控機床機械手有專用和通用兩種，所謂專用就是只能夠用于特定的生產過程中，主控系統程序是固定的不能隨意更改的，這種機械手通常情況下用于單一工業生產過程；所謂通用就是指機械手可以用于不同工業生產過程，其主控系統程序可以根據控制需要進行更改調整，在不同場合提供不同的運動方式。
2）按照驅動方式分類
驅動方式決定著機械手的運動方式，它也是區分機械手類型的重要因素。氣壓機械手是依靠壓縮空氣來驅動的，這種機械手以空氣為介質，制造成本較低，而且能夠廣泛適用于很多高危生產環境中。此外氣壓機械手的結構相較于其他機械手簡易很多，不需要配備專業維修人員，所以這種機械手是很多工業生產控制過程的首選；液壓機械手主要用于質量很大的物件抓取，它依靠密封的液壓裝置來提供強大動力，但相應的制造成本也比較高，而且對于維護要求也比較高。
3）按照控制方式分類
現階段數控機床機械手的控制方式就兩種：點位控制和軌跡控制。點位控制思想就是路徑線段化，將機械手需要運動路徑劃分為規定距離的細小線段，劃分的線段端點越多，機械手的運動精度就越高，但同時這種控制方式對系統的要求也比較高。這種機械手在當前很多工業控制過程中被廣泛使用；軌跡控制相較于點位控制而言技術要求就更高一些，它可以滿足機械手在任意空間范圍內的運動，而且運行過程更加的穩定準確。這種機械手的控制系統更為復雜，通常情況下需要計算機參與輔助控制。
3 機械手模塊化設計理念
模塊化設計理念是伴隨著工業制造方式的不斷轉變而興起的，它是將一個整體分割成若干個獨立的功能結構，不同部分可以同時設計，然后再組合成一個整體。這種理念簡化了設計過程，優化了系統結構，機構中每一個功能及部件都具有較高的獨立性，極大地提高了機構的適用范圍。模塊化產品設計中最根本最核心的內容就是保證功能結構以及物理結構的相似性，同時相互獨立的功能部件可以可靠協調工作。對機構進行模塊設計時可以沿著功能體系和構造體系兩條主線進行，因為系統能夠體現出來的任何一項功能，都是建立在其他功能基礎之上的，也就是說系統功能具有上下層關系。此外，系統中還存在著并列功能形式，即一個功能對應著系統可以實現的多個功能。在進行數控機床機械手模塊化設計時，我們可以根據實際作業的要求來劃分機械手的單元模塊。機械手底座是所有功能實現的基礎，所以要將它設定為整體模塊化設計的基礎，然后再根據不同結構所承擔的不同功能來設計。經過實踐證明，模塊化設計能夠大幅度降低機械手的設計成本，縮減整體設計時間，以最快的速度滿足工業生產控制的需要。
1）模塊化機械手結構及設計流程
從數控機床機械手各個機構功能的角度出發，可以將其分為手部模塊、腕部模塊以及臂部模塊。
2）機械手模塊組成及功能分析
（1）手部模塊組成及功能分析
機械手手部模塊中最重要的組成部分就是手指，它主要用來抓取待加工工件。氣動機械手氣爪是當前應用最為廣泛的結構，這種手指能夠自動對中，雙向高精度抓取。常見的有2指氣爪、3指氣爪以及多指氣爪。在實際工業生產應用中，以抓取棒料為主，例如￠80×6Omm圓柱型工件
聯接件的作用是控制手指抓取直徑，氣爪運動的最大直徑為D2，最小直徑為D1。外夾持氣爪的夾持力方向是從工件表面指向工件圓心。
（2）腕部模塊組成及功能分析
機械手腕部模塊是由擺動氣缸和聯接件組成的，它可以保證機械手在90°范圍內自由旋轉。圖中所示聯接件1是連接高精度頭型調節機構與擺動氣缸的，聯接件2是連接擺動氣缸與氣爪的。
通常情況下，聯接件都設計有槽與軸相對應的孔，并通過鍵聯接方式將氣缸與孔連通。采用螺釘固定的方式防止鍵的軸向移動。
（3）手臂模塊組成及功能分析
圖1所示為橫臂模塊的結構圖，橫臂是由ML2B氣缸、聯接件、導軌三部分組成的。這三部分均安裝在門架橫梁上，而且可以在水平方向自由移動。機械手的橫臂與直臂也是通過連接件連接在一起的，而且通過高精度柔性調節機構來保證機械手氣爪與機床卡盤的對中精度（圖2）。
參考文獻
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關鍵詞：采摘機械手臂；蘋果；結構設計
引言
水果采摘季節性強、費用高且勞動量大[1]。加速農業現代化進程，實施“精確”農業，廣泛應用農業機器人，提高資源利用率和農業產出率，降低勞動強度，提高經濟效率將是現代農業發展的必然趨勢。研究采摘機械人，對于降低人工勞動強度和采摘成本、保證水果適時采收，具有重大的意義[2]。我國從上世紀70年代開始研究水果蔬菜類的采摘機械，并且也逐漸起步，如上海交通大學已經開始了對黃瓜采摘機器人的研制[3]，浙江大學對番茄采摘機器人進行了結構分析與設計的優化[4]，中國農業大學對采摘機器人的視覺識別裝置進行了研究[5]。目前，我國研究的采摘機器人還有西紅柿、橘子、草莓、荔枝和葡萄采摘機器人等[6-8]。文章對蘋果采摘機械手臂進行選型，進一步進行詳細結構設計，最后對設計結果進行試驗驗證。
1 機械人機構選型及自由度的確定
由于采摘機械人的作業對象是蘋果，質量輕，體積小，故而可選擇較為簡單、靈活、緊湊的結構形式。
根據機械人手臂的動作形態，按坐標形式大致可將機械人手臂部分分為以下四類[9]：直角坐標型機械手；圓柱坐標型機械手；球坐標（極坐標）型機械手；多關節型機械手。采摘機械臂的結構型式選取主要取決于機械人的活動范圍、靈活性、重復定位精度、持重能力和控制難易等要求。以上四種型式，它們的活動范圍和靈活度逐漸增大。經過對蘋果采摘空間的研究，結果表明，蘋果樹樹冠和底部的蘋果分布極少，大多分布在樹冠中部，大約有80%以上的蘋果分布在距地面垂直高度1-2m、距樹干左右方向1-2m的空間范圍內，且陰陽兩面的蘋果分布率并無明顯的差異。這就要求采摘機械手應當具有較大的工作空間，因此選用多關節型機械手較為合適，且其占地面積較小，更加適合蘋果采摘作業。
實際中，蘋果生長位置隨機分布，這就要求機械臂的末端執行器能夠以準確的位置和姿態移動到指定點，因此，采摘機械人還應具有一定數量的自由度。機械臂的自由度是設計的關鍵參數，其數目應該與所要完成的任務相匹配。一般來說，自由度數量越多，機械臂的靈活性、避障能力越好，通用性也越廣，但增加一個自由度就相當于增加了一級驅動，會使得機器人的成本上升，而對于農業機器人而言，成本高將會大大的減緩其機械商品化實用化進程，同時增加自由度會相應增加機器人的控制難度，降低機器人的可靠性。綜合考慮，將自由度數目定為六個，這樣不僅能夠使得末端執行器具有較為完善的功能，而且到達采摘空間中的任意位置，而且不會出現冗余問題。
2 采摘機械臂工作原理
圖1 機械人結構簡圖
圖1是本次設計的球類水果采摘機械人的結構簡圖。該結構為六自由度機構，可劃分為底座、大臂、小臂、腕部和手五個部分。機械臂的底座通過舵機帶動傳動系統實現各個部分之間的相對轉動和旋轉。其中的各個轉動和旋轉均是通過電機驅動螺旋絲桿來實現。該設計機械臂的傳動如下：（1）底座旋轉。確定與底座平面互相垂直的目標采摘物所在的平面。（2）大臂轉動。移動至目標采摘位置附近的上方或下方。（3）小臂轉動。將采摘機械手送至目標采摘物的附近。（4）手腕轉動及旋轉。調整機械手末端采摘機構的姿態，使其處于一個合適的位置，保證采摘任務能夠合理完成。（5）手夾緊放松，完成對目標采摘物的采摘任務。此外，將末端執行器設計為關節型的兩只手指，通過舵機6（舵機分配情況見圖2）、齒輪的嚙合及連桿機構實現對目標采摘物的夾緊與放松。
由以上分析得出：機械手的空間位姿由各個關節的空間坐標來決定，即當機械手的各個舵機的坐標確定的時候，就可以確定機械手的空間位姿。而決定舵機坐標的因素就是臂長及臂的轉動角度，而在這兩個參數中，設計結束后臂長是確定的常量，角度為變量。在模型當中，舵機1、2的相對位置固定不變，控制末端執行器的舵機6用來調整手的姿態，因此可以先忽略舵機1、6，將舵機2軸線中心的位置設為坐標系原點。
圖2 舵機分配方框圖
3 機械臂結構設計
首先用Pro/E軟件中的零件模塊對機械人各個零件進行繪制，然后再對零件進行自下而上的裝配，以及進行零件圖及裝配圖的繪制。大臂、小臂和腕部、機械手零件圖以及裝配圖分別見圖3、圖4、圖5、圖6和圖7（單位均為mm）。
4 試驗臺搭建與抓取效果實驗
根據零件圖及裝配圖進行試驗臺搭建。由于設計尺寸較大，故將整體尺寸縮小4倍來進行搭建。實物如圖8所示。通過操作上位機控制軟件指令信號，可給伺服舵機控制器發送控制指令信號，從而實現機械人在空間中精確作業。試驗結果表明：機械人能夠較為平穩、準確地對目標物進行夾取、移動、放置等任務。證明設計合理，試驗臺搭建正確。
5 結束語
通過對水果采摘作業的分析，設計了一套六自由度關節型采摘機械人。其運動范圍覆蓋了水果果實的分布范圍，末端執行器能夠執行對水果的采摘任務。在采摘過程中，只需對舵機進行控制，在一定程度上降低了控制的難度和復雜性。當然，設計中也存在不足，例如缺少對果實的切割裝置，而且對葡萄等較小、較軟的果實采摘技術不成熟，有待進一步的改善。
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關鍵詞 數控機床；機械手；設計
中圖分類號TG659 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）68-0071-02
在數控機床的各項性能指標和整體布局上，輸送技術對其有著直接性的影響。在缸體加工過程中，發動機缸體的三軸孔加工是一項十分重要的程序和環節，該環節在很大程度上確保了三軸孔在加工過程中的精確度；在缸體的縱向上，應當配置若干個固定的導向設施，用于支撐鏜桿；傳統意義上的三軸孔鏜床，其架構復雜，同時存在防護難度大、輸送速度較慢等諸多問題，在很大程度上給數控機床的生產節拍造成了影響。為了解決上述困難，大連機床企業首次研究并設計了空中布局的數控機床上下料機械手，這不僅強化了數控機床的剛性，同時也解決了數控機床在排屑過程中所面臨的一系列難題，實現了轉機缸體在輸送過程中所表現出的柔性；通過對伺服驅動技術，在很大程度上減少了輸送機床在輸送過程中的時間，同時實現了工序的分解，致使數控機床的節拍從原來的6min下降到現在的3.2min；在一定意義上達到了用戶在節拍方面的一些要求，與此同時，在很大程度上也提高了數控機床的自動化。
1 機械手的發展情形與動態
從國內外所有機械手的發展現狀來看，在現階段，對機械手的研究和開發已趨于，機械手的發展現狀與動態，可以總結為：第一，模塊化與可重構化是現階段機械架構發展的主要動向；其二，PC機的開放型控制器是機械手體系發展的一個主要方向，其目的就是為了完善機械手，使其逐漸走向網絡化和標準化；器件集成度得以強化，架構設計玲瓏，同時運用過了模塊化架構；在很大程度上強化了機械手體系的安全性和可靠性，同時也滿足機械手在維修和防護方面的一些便捷性；第三，傳感器在機械手中發揮了十分重要的作用，不僅運用了傳統的速度傳感器、位置傳感器等，同時也引進了先進的視覺傳感器、觸覺傳感器和聽覺傳感器，促使機械手逐漸向智能化方向發展和推進；第四，裝配、焊接等機械產品逐漸向模塊化、標準化及系列化方向推進和發展，及系統動態的仿真等。
2 機械手手爪架構的設計分析
機械手手爪的類型較多，其主要用于作業的操作和裝置，按照不同的作業方法和操作，可以將手爪分為測量式手爪、加工式手爪及搬用式手爪等。所謂搬用式手爪，即為多種類型的夾持裝置，其主要用于對物體的搬用和抓取；加工式手爪，即為附有焊槍、銑刀等工具的機械手附加設備，其主要用于對作業的加工；所謂測量式手爪，即為附有傳感器的一種附加設備，其主要用于對作業的檢驗和測量。在機械手手爪的設計過程中，應當遵循以下幾個方面的要求：其一，根據機械手作業的具體要求對機械手手爪進行相應的設計和開發；其二，機械手手爪的專用性和萬能型之間存在一定的矛盾。萬能手的架構設計比較繁瑣，有時還會出現無法實現的現象，以工業的實際應用為出發點，將重點應放在對各類專用的、工作效率較高的機械手的研究和設計上，確保工業機械手的所有工作性能的實現和健全，在這里，我們不贊成通過一個萬能手來完成所有工作，應當考慮機械手在設計過程中所發揮的一些經濟效益；其三，確保手爪的通用性。所謂機械手爪的通用性，即為通過數量有限的手爪來適應不同要求的機械手，這就給末端執行器提出了一定的要求，即要求其末端配置一個標準的機械接口，保證末端執行器能夠標準化運用。
3 機械手設計方案的運行
因為機械手手臂在運作過程中表現為直線式，并且考慮到機械手在剛度、運動過程中所表現出的穩定性和安全性、動態性能等方面的一些要求，所以應當選取液壓驅動方式，基于液壓缸所表現出的直接性驅動，液壓缸不僅是執行件，同時也是驅動件，所以，在設計過程中可以取消對執行件的設計，又由于液壓缸在運動過程中表現為直線式，所以，在其控制上的難度較低，便于計算機管理和控制。
除此之外，機械手手臂由于在其具體工作及控制方面的一些要求，所以在機械手手臂的過程中，應當控制其結構的設計，不應過大，如果只依賴加大液壓缸的直徑來實現剛度的提高，那么將無法實現系統剛度的一些要求。所以，在設計過程中，額外添加了導桿機構，在小臂上安置了兩個導桿，兩導桿和活塞桿共同形成了一個等邊三角形，在最大程度上加大了小臂的剛度；在大臂上安置了四個導桿，四個導桿構成了四邊形，為了最大限度的降低大臂的重量，每個導桿都引用了空心架構。
4 機械手的優勢和應用
機械手實施方案具有速度快、工作效率高、負載能力強、移位精度高及故障出現頻率低等諸多方面的優點。
機械手在DK050機床上的成功運用，是數控機床柔性輸送方面的一大創新。在今后的數控機床的生產過程中，機械手的開發和運用將會得到前所未有的發揮，同時為廣大用戶提供了極大地方便，能夠產生較大的生產效益和經濟效益。
5 結論
機械手在機械行業中的運用已經成為一種必然的趨勢，同時這種運用將得到前所未有的發揮，機械手能夠成功的運用于機械零件的組裝和加工工件的裝卸與搬運，尤其體現于組合機床以及自動化數控機床上的運用和創新。將機械手與機床設備合為一個柔性體，在很大程度上能夠節省工件輸送裝置，架構比較緊湊，同時適應能力較強，在技術和經濟上對機械手進行考慮都是有必要的，所以，對數控機床上下料機械手進行研究和設計是一種必然。
參考文獻
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關鍵詞：加工中心；刀庫；孔加工
一、主要內容
（1） 分析刀庫的類型和特點，換刀機械手臂的類型和特點。
（2） 刀庫管理系統的設計。
（3） 分析刀庫換刀方式。
（4） 綜合以上刀庫的特點具體介紹加工中心對孔加工程序的編寫。
二、加工中心刀庫的簡介
進入21世紀我國加工中心開始向著高精度、高效率、高速化方向發展。
1、刀庫的分類
加工中心與數控銑床和鏜床的主要區別之處，在于它附有刀庫和自動換刀裝置。它可分為如下幾種：
（1）轉塔式刀庫 包括水平轉塔頭和垂直轉塔頭兩種。 通常為6-8把刀，一般用于簡單而輕便的機型，常用在車削中心和鉆削中心。
（2）盤式刀庫 刀具包括徑向取刀和軸向取刀，刀具不多于32把刀。適用于機床空間受限制而刀庫容量又較大的場合。
（3）鏈式刀庫包括單環鏈和多環鏈，鏈環形式可有多種變化。適用于刀庫容量較大的場合，所占的空間小，刀具數在30—120把。
以上幾種刀庫類型如圖1所示。
圖1 加工中心刀庫的基本類型
a）轉塔式 b） 鏈式式 c）圓盤式
2、刀庫的機械手臂
（1）單臂機械手，換刀機械手僅有一個手臂，如圖2所示。
1）單手式：一個換刀手一端僅有一個抓手。特點：執行動作多，換刀時間長，但結構簡單。
2）雙手式：一個換刀臂兩端各有一個抓手。特點：同時放回和裝入刀具，換刀時間短。
圖2 單臂機械手
（2）雙臂機械手，兩個機械手臂，每個手臂端都有一個抓刀手。特點：結構較復雜，但換刀時間短。如圖3所示。
（3）帶送刀臂、擺刀站和換刀臂的機械手
送刀臂將刀具從刀庫中取出送到擺刀站，由擺刀站將刀具送到換刀位置，最后由換刀臂進行換刀。特點：結構復雜，各部分在空間巧妙配置和組合，更具變化性；一般換刀時間較短；適用于刀庫距離主軸較遠的場合。
3、刀庫管理系統設計
（1）刀具信息建立 為刀具的識別提供編碼信息，刀具的編碼是給刀具賦予的代號，也就是刀具號。對于小容量的刀庫一般順序選擇刀具，不需要對刀具編碼。對于大容量的刀庫一般采用任意選擇刀具，需要對刀具進行編碼。采用在系統RAM區建立一個刀號表（PTL）。
一個具有刀具壽命管理的PTL表示例如下：
SP INDL E：
P1 T1 C100 V500
P2 H
P3 T20 C110 V2000 FB
P4 H
P5 T64 C100 V500
P6 T21 C120 V150
P7 T9
（2）刀具壽命管理
選擇刀時先檢查刀具在PTL表中允許加工的時間能否滿足該段程序的加工。若可以就可按程序進行加工；反之，需要更換新的刀具。
在加工過程中，要不斷地修改PTL表中刀具的剩余壽命。
設有下列零件程序段：
N100 T9 M06
N200 T1 C100 V200 M06
N300 T21 C120 V300 M06
在N100程序段直接調用刀具T9進行加工。N200程序段要換T1號刀加工，看PTL表中刀具的剩余壽命為500s加工時間為200s，能滿足此段程序的加工。在N300程序段換T21號刀，查看了PTL表中刀具的剩余壽命為150s，不能滿足300s的加工時間需要更換新的刀具。
4、換刀方式
（1）固定換刀方式（無機械手，無刀具準備功能）：無論換刀次數多少，刀套號與刀具號始終一一對應。這種換刀方式換刀時間較長，適用于刀具容量較少的小型加工中心。（BT40以下，20把刀以內，刀庫速度快）。
（2）固定換刀方式（有機械手，可實現刀具準備）刀具號仍與刀套號一致，無刀具表，系統可記憶當前主軸刀具和下一把所選的刀具 此種適用于換刀不很頻繁、刀具數為40-60把、主軸錐孔為BT40以上的刀庫。
（3）隨機換刀（有機械手，可實現刀具準備）：刀具號與刀套號不一一對應。系統有相應的刀具表隨時記憶刀具使用情況，刀表中刀套號是固定的，而刀具號則隨刀具的交換隨時更新。
圖4 斗笠式刀庫換刀過程動作圖
三、加工中心對定位連接板孔系加工程序的編寫
1、加工孔的技術要求
（1）零件材料：灰鑄鐵HT200。
（2）加工部位：加粗部分（φ110，2-φ70H7），8-M12深15，8-φ13深20。
（3）加工說明：φ70H7預孔為鑄造，余量5mm。基準面A、B、C、D前工序已完成。夾具形式不用考慮，φ110孔用銑削方式。
（4）數控機床：臥式銑削加工中心FHN80T；數控系統：FANUC0iM。
（5）按數控工序卡片編制加工中心程序。
（6）程序編制方法：固定循環、子程序、坐標系旋轉、極坐標指令等。
（7）采用雙臂機械手隨機換刀方式。
2、采用加工中心加工孔與傳統加工方式的比較
我們對傳統的孔加工方式與加工中心加工孔進行了效果比對。從下表中可以看出。
3、孔加工的應用技巧
換刀指令前使用序列號在加工過程中有時為了檢查尺寸的方便我們使用了M01指令。如此時的尺寸有問題必須將程序停下，在將問題解決以后又必須重新調用該刀具進行加工。但有時在加工的刀具較多的情況下要查找此刀具將比較麻煩。因此，編程的時候在換刀指令前加上順序號，就為操作上檢索該刀具提供了大大的方便。
參考文獻
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關鍵詞：PLC 遠程機械手 控制系統
機械手是一種能夠遠程自動定位控制的可以隨時改變編程的多功能機器。機械手的自由度很大，可以搬運部件來完成各個環境下的工作，被廣泛的應用于機械制造、冶金和輕工業生產部門。本文所論述的機械手屬于混合式機械手。融合了電動式和氣動式的有點，其操作范圍大、應用廣等特點。
PLC是英文的縮寫，是可編程控制器的意思，是為工業應用而專門用數字進行運算操作的電子機械裝置。編程相對來說簡單，功能非常強大，性能特別好，可編程控制可運用于各種工業控制系統。
1、機械手的系統結構
機械手的手臂在伸縮步進電機的控制下水平方向上左右運動，在升降步進電機的控制下上下運動，也可以由底盤直流電機的正反轉控制下順時針和逆時針運動。機械手的手抓是氣動式的裝置，實現抓和放的動作是由電動電磁閥來完成控制的。如圖所示：從圖中可以看出機械手為圓柱坐標型，根據編程設計控制要求將物件放在機械手周圍的A、B、C、D任意一個位置， SQ5、SQ6、SQ7、SQ8、SQ9、SQ10為水平和垂直方向上的限位開關系統，SQ1、 SQ2、SQ3、SQ4 為四個工位上的光近開關。
機械手的旋轉一直是直流電機控制來完成的，四個工位位置由四個光接近開關檢測確定。
機械手臂水平與垂直方向運動是由步進電機驅動工作的，步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環執行元件。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（稱為步距角），它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。根據絲杠螺距可以確定移動距離（電機轉1圈移動1個螺距），可以通過控制脈沖個數來控制角位移量和線位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差（精度為100%）的特點，廣泛應用于各種開環控制。
2、機械手控制系統設計
2.1硬件設計
（1）手動工作方式。可以通過按鈕對機械手的每一個動作進行控制，如按上下升降按鈕，機械手會根據按鈕的指示進行轉動和操作。手動操作可以使機械手置于原點，機械手在縮回和最上面且夾緊裝置松開，然后旋轉到A 工位，手動操作還可以便于機械手的調整。
（2）自動工作方式。操機械手從原點開始按照編程好的程序反復連續循環工作，直到按下停止按鈕為止，現在的自動操作按鈕進行監視是由計算機操作來完成的。
機械手的工作方式和操作的信息需要24個輸入端子。具體分配為：位置檢測信號有下限、伸限、縮限、上限、夾緊和放松共6個輸入端子，工位位置檢測信號A、B、C和D工位需要4個輸入端子；四工位“無工件”檢測信號采用光電開關作檢測元件，需要 4個輸入端子；手動操作時， 需要有上升、下降、縮回、伸出、夾緊和放松，需要 6個輸入端子；手動、回原點、自動和停止操作，需占4個輸入端子；因此需要 24 個輸入端子。
控制機械手的輸出信號需要9個輸出端子。 具體分配為：機械手的下上脈沖控制、下上方向、伸縮脈沖控制、伸縮方向控制、夾緊、放松8個電磁閥線圈，需要8個輸出點。 機械手從原點開始工作，需要有1個原點指示燈，需用，個輸出點。因此需要9個輸出端子。根據控制要求及端子數，此處選用FX2N-48MR外加輸入輸出擴展模塊繼電器型PLC，步進電機驅動器選用SH-20402型模塊。FX2N-48MR PLC共有輸入24點，輸出24點，滿足控制所需端子數，分配PLC的 I/O端子接線。
2.2軟件設計
用狀態初始化指令IST來設置控制系統的初始狀態已達到多種工作方式，當IST指令執行能夠滿足控制系統的條件時，初始狀態繼電器S0～S3 和特殊輔助繼電器將會自動指定為以下功能：M8040：禁止轉移其線圈接通時所有的狀態將禁止轉化；M8041：轉換啟動其線圈接通時可以從初始狀態轉化；M8042：按啟動按鈕的瞬間可以完成啟動脈沖的動作； M8043：回到控制的原點完成；M8044：原點條件，即系統處于原點位置時其線圈接通；S0：手動操作的初始狀態繼電器；S1：回原點操作的初始狀態繼電器；S2：自動操作的初始狀態繼電器。
從機械控制系統分析來看，機械手的控制程序比較復雜，程序設計運用模塊化的思想，機械手的控制程序可以分為：回原點操作、自動連續操作和手動單步操作程序。手動運行程序：手動操作程序的控制是用初始狀態繼電器S0來完成的，由于手動程序、回原點程序和自動運行程序均采用STL 觸點驅動，這三部分程序不會同時被驅動。回原點程序：自動回原點的順序的功能分析，當原點條件滿足時，特殊輔助繼電器M8044（原點條件）為ON。 自動返回原點結束后，用SET指令將M8043（回原點完成 ）置為ON，并用RST指令將回原點的最后一步S12復位。
步進電機只有在有脈沖信號和方向信號有輸入時才會轉動，控制中有兩個步進電機， PLC 控制步進的控制指令[DPLY D1D2 Y]。 PLSY 指令是脈沖輸出指令。指令中由D1 設定脈沖頻率，由D2設定輸出脈沖數，第3個參數為輸出端 （伸縮Y0 /升降Y1）。機械手縮回Y2=1；伸出 Y2=0；機械手下降 Y003=1；上升Y003=0；機械移動的距離所給脈沖個數和位置開關來控制。
關鍵詞：上肢康復訓練機器人 青島大學碩士開題報告范文 青島論文 開題報告
一、 選題的目的和意義
據統計,我國60 歲以上的老年人已有1.12 億。伴隨老齡化過程中明顯的生理衰退就是老年人四肢的靈活性不斷下降，進而對日常的生活產生了種種不利的影響。此外，由于各種疾病而引起的肢體運動性障礙的病人也在顯著增加，與之相對的是通過人工或簡單的醫療設備進行的康復理療已經遠不能滿足患者的要求。隨著國民經濟的發展，這個特殊群體已得到更多人的關注，治療康復和服務于他們的產品技術和質量也在相應地提高，因此服務于四肢的康復機器人的研究和應用有著廣闊的發展前景。
目前世界上手功能康復機器人的研究出于剛起步狀態，各種機器人產品更是少之又少，在國內該領域中尚處于空白狀態，臨床應用任重而道遠，因此對手功能康復機器人的研究有廣闊的應用前景和重要的科學意義。
目前大多數手功能康復設備存在以下一些問題：康復訓練過程中，缺乏對關節位置、關節速度的觀測和康復力的柔順控制，安全性能有待提高;大多數手功能康復設備沒有拇指的參與;感知功能差，對康復治療過程的力位信息和康復效果不能建立起有效地評價。本課題針對以上問題，采用氣動人工肌肉驅動的手指康復訓練機器人實現手指康復訓練的多自由度運動，不僅降低了設備成本，更重要的是提高了系統對人類自身的安全性和柔順性，且具有體積小，運動的強度和速度易調整等特點。
課題的研究思想符合實際國情和康復機器人對系統柔順性、安全性、輕巧性的高要求 。它將機器人技術應用于患者的手部運動功能康復，研究一種柔順舒適、可穿戴的手功能康復機器人，輔助患者完成手部運動功能的重復訓練，其輕便經濟、穿卸方便，尤其適于家庭使用，既可為患者提供有效的康復訓練，又不增加臨床醫療人員的負擔和衛生保健。
綜上所述，氣動人工肌肉驅動手指康復訓練機器人的設計是氣壓驅動與機器人技術相結合在康復醫學領域內的新應用，具有重要的科學意義。
二、 國內外研究動態
2.1 國外研究動態
美國是研究氣動肌肉機構最多的國家，主要集中在大學。
華盛頓大學的生物機器人實驗室從生物學角度對氣動肌肉的特性作了深入研究，從等效做功角度建模，并進行失效機理分析，制作力假肢和仿人手臂用于脊椎反射運動控制研究。
vanderbilt 大學認知機器人實驗室(cognitive robotics lab, crl)研制了首個采用氣動肌肉驅動的爬墻機器人，并應用于驅動智能機器人(intelligent soft-arm control, isac)的手臂。
伊利諾伊大學香檳分校的貝克曼研究所對圖像定位的5自由度soft arm 機械手采用神經網絡進行高精度位置控制和軌跡規劃。亞利桑那州立大學設計了并聯彈簧的新結構氣動肌肉驅動器，可以同時得到收縮力和推力，并與工業界合作開發了多種用于不同部位肌肉康復訓練的小型醫療設備。
英國salford 大學高級機器人研究中心對氣動肌肉的應用作了長期的系統研究，開發了用于核工業的操作手、靈巧手、仿人手臂以及便攜式氣源和集成化氣動肌肉，目前正在研究10 自由度的下肢外骨骼以及仿人手的遠程控制。
法國國立應用科學學院(instituted national dissidences appliqués, insa)研究了氣動肌肉的動靜態性能和多種控制策略，目前正在研制新型驅動源的人工肌肉以及在遠程醫療上的應用。
比利時布魯塞爾自由大學制作了新型的折疊式氣動肌肉用于驅動兩足步行機器人，實現了運動控制。
日本bridgestone 公司在rubber tauter 之后又發明了多種不同結構的氣動肌肉。德國festoon 公司發明了適合工業應用的氣動肌腱fluidic muscle，壽命可達1000萬次以上，同時還對氣動肌肉的應用作了許多令人耳目一新的工作。英國shadow 公司研制了目前世界上最先進的仿人手。美國的kinetic muscles 公司與亞利桑那州立大學合作開發了多種用于肌肉康復訓練的小型醫療設備。
lilly采用基于滑動模的參數自適應控制策略，實現了單氣動肌肉驅動的關節位置控制。
2.2 國內研究動態
自20 世紀90 年代以來，我國陸續開始了氣動肌肉的研究。
北京航空航天大學的宗光華較早開始氣動肌肉的研究，分析了其非線性特性、橡膠管彈性及其自身摩擦對驅動模型的影響，并應用于五連桿并聯機構，通過剛度調節實現柔順控制。
上海交通大學的田社平等運用零極點配置自適應預測控制、非線性逆系統控制以及基于神經網絡方法，實現單自由度關節的快速、高精度位置控制。
哈爾濱工業大學的王祖溫等分析了氣動肌肉結構參數對性能的影響、氣動肌肉的靜動態剛度特性以及與生物肌肉的比較，提出將氣動肌肉等效為變剛度彈簧，設計了氣動肌肉驅動的具有4 自由度的仿人手臂、外骨骼式力反饋數據手套和6 足機器人，采用輸入整形法解決關節階躍響應殘余震蕩問題。
北京理工大學的彭光正等先后進行了單根人工肌肉、單個運動關節以及3 自由度球面并聯機器人的位置及力控制，采用了模糊控制、神經網絡等多種智能控制算法，并設計了6 足爬行機器人和17 自由度仿人五指靈巧手。
哈爾濱工業大學氣動中心的隋立明博士也通過實驗得到了氣動人工肌肉的一個更簡潔的修正模型和經驗公式并對兩根氣動人工肌肉組成的一個簡單關節系統進行實驗建模和采用位置閉環的控制方法進一步驗證氣動人工肌肉的模型。
上海交通大學的林良明也對氣動人工肌肉的軌跡學習控制進行了仿真研究給出了學習的收斂性的初步結論為下一步的學習控制奠定了基礎。其中田社平通過對氣動人工肌肉收縮在頻率域上的數學模型并對它的結構及其靜動態特性進行了理論分析建立了相應的靜態力學方程。
2003年付大鵬等，以機械手抓取物體為分析對象，采用矩陣法來描述機械手的運動學和動力學問題，以四階方陣變換三維空間點的齊次坐標為基礎，將運動、變換和映射與矩陣計算聯系起來建立了機械手的運動數學模型，并提出了機械手運動系統優化設計的新方法，這種方法對機械手的精密設計和計算具有普遍適用意義。
2005年車仁煒，呂廣明，陸念力對5自由度的康復機械手進行了動力學分析，將等效有限元的方法應用到開式的5自由度的康復機械手的動力分析中，這種方法比傳統的分析方法建模效率高、簡單快捷，極其適合現代計算機的發展，的除了機械臂的動力響應曲線，為機械手的優化設計及控制提供理論依據。
2008年北京聯合大學張麗霞，楊成志根據拿取非規則物品的任務要求，采用轉動機構和連桿機構相結合，設計了五指型機器手，手指彎曲電機與指間平衡電機耦合驅動，實現了機器手的多角度張開、抓握運動方式,對實用型仿人機器手的機構設計有參考意義。
2009年楊玉維等人對輪式懸架移動2連桿柔性機械手進行了動力學研究與仿真，。采用經典瑞利.里茲法和浮動坐標法描述機械手彈性變形與參考運動間的動力學耦合問題， 綜合利用拉格朗日原理和牛頓.歐拉方程并在笛卡爾坐標系下，以矩陣、矢量簡潔的形式構建了該移動柔性機械手系統的完整動力學模型并進行仿真。
2009年羅志增，顧培民研究設計了一種單電機驅動多指多關節機械手，能夠很好的實現靈巧、穩妥的抓取物體，這個機械手共有4指12個關節。每個手指有3個指節，由兩個平行四邊形的指節結構確保手指末端做平移運動，這種設計方案很好的實現了控制簡單、抓握可靠的目的。
從目前來看，國內對氣動人工肌肉的研究仍處于剛起步的階段。有關氣動人工肌肉的研究與國外還有相當的差距對氣動人工肌肉中的許多問題，還沒有進行深入的研究。此外，采用氣動人工肌肉作為機器人驅動器的研究還不成熟。
三、 主要研究內容和解決的主要問題
目前大多數手功能康復設備存在以下一些問題:康復訓練過程中，缺乏對關節位置、關節速度的觀測和康復力的柔順控制，安全性能有待提高;大多數手功能康復設備沒有拇指的參與;感知功能差，對康復治療過程的力位信息和康復效果不能建立起有效地評價。為此，課題主要研究內容：設計一種結構簡單，易于穿戴，并且安全、柔順、低成本，使用方便的氣動手功能康復設備。對氣動手指康復系統進行機構運動學分析、用mat lab軟件對康復訓練機器人的康復治療過程的力位信息進行仿真分析。
要實現上述的目標，系統中需要著重解決的關鍵技術有：
(1)基于已有上肢康復訓練機器人外骨骼機械手機械結構部分的設計，對手指康復訓練方法分析和提煉。 主要包括：人手部的手指彎曲抓握動作分析，氣壓驅動關節機構自由度的優化配置。使機械手能夠實現手指的彎曲、物體的抓握等手部癱瘓患者不能實現的動作。
(2)對機器人機械機構的運動學分析。主要包括：氣壓驅動的手指關節外骨骼機械機構的運動學分析。
(3)機器人機構的力位信息仿真。主要包括：用mat lab軟件進行機器人氣壓驅動終端的力位信息 仿真。
根據總體方案設計以及工作量的要求，外附骨骼機械手系統是上肢康復訓練機器人的一部分，本文主要是研究手指康復機械系統運動學、動力學分析工作。
四、論文工作計劃與方案
論文工作計劃安排：
2010年9月——2011年6月準備課題階段：
主要工作：學習當今最先進的機器人設計技術;學習用matlab軟件進行計算仿真及優化，查閱國內外的資料，對康復機械手作初步了解。
2011年7月——2011年9月課題前期階段
主要工作：課題方案設計，擬寫開題報告，開題。
2011年10月——2012年7月課題中期階段
主要工作：開始具體課題研究工作，根據已有上肢康復訓練機器人外骨骼機械手機械結構部分設計，對手指康復訓練方法分析和提煉。研究手指康復機械系統運動學、動力學分析工作。
2012年8月——2012年12月課題后期階段
主要工作：對手指康復機器人進行模擬仿真，對設計進行優化，并在此基礎上進一步完善課題。
2013年1月——2013年4月結束課題階段
主要工作：整理相關資料，撰寫論文，準備進行畢業論文答辯。
2013年5月——2013年6月論文答辯階段
主要工作方案：
1. 完成學位課與非學位課學習的同時，進行市場調研，對手指康復機械手作初步了解。
2. 查閱資料，了解氣動手指康復機器人的國內外發展現狀。
3. 分析已有上肢康復訓練機器人外骨骼機械手機械結構的部分設計。
4. 對現有手指康復訓練方法設計進行分析和提煉，分析其優缺點。
5. 開始具體設計工作。
