机械手plc控制系统总体设计.doc

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1. 绪论
1.1 课题的研究目的与意义

特种机械或某些工程机械拟人操作需要具有高度智能水平的人工智能系统，以便在那些必要的场合能够代替人去执行各种任务。这样的系统具有自学习能力、自组织能力、自适应能力以及容错性、鲁棒性、实时性等，系统还应具有友好的人机界面，以保证人机通讯、人机互助和人机协同工作。特种机械或某些工程机械拟人操作智能控制体系统在国民经济中具有广泛的需求，其意义在于:
(1)模拟高水平技术工人的操作，大幅度提高生产率;
(2)在有毒或危险场合实现无人操作。
随着世界经济和技术的发展，人类活动领域的不断扩大，机器人应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展，也从制造领域转向非制造领域，各种各样的机器人产品随之出现。像海洋开发、宇宙探测、采掘、建筑、医疗、农林业、服务、娱乐等行业都提出了自动化和机器人化的要求。伴随着人类文明的进步，由机器人代替人完成危险、恶劣环境下的作业是社会发展的必然趋势，世界上许多国家都在积极进行特种机器人的开发研究工作。机器的产生本身己经大大提高了劳动生产率和产品的质量。随着机器人的产生和大量应用，很多领域，已经是许多单一、重复的机械工作由机器人(或者说是机械手)来完成。如:用于飞机、轮船、大型油罐、高层建筑等的日本的清洗机器人:用于海洋石油开采，海底勘查、救捞作业、管道敷设和检查等


1.2 机械手的发展状况
机器人学是一门迅速发展的前沿学科。其特点之一是综合、交叉，涉及的领域广泛;另一特点是发展迅速、日新月异，尚待研究的问题层出不穷。机器人是典型的机电一体化装置，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。世界经济的发展与各行业对自动化程度要求的提高，推动着机器人技术迅速发展，出现了各种各样的机器人产品。随着机器人功能和性能的不断改善和提高，机器人的应用领域日益在扩大，现已广泛应用于制造业、农业、林业、交通运输业、原子能工业、医疗、福利事业、海洋和太空的开发事业中。机器人技术的研究与应用水平，反映着一个国家的经济实力和科技发展水平。目前 ， 机 器 人 的发展已经历了三代:第一代是示教/再现可编程的机器人;第二代是有感觉的能自适应的机器人:第三代是智能机器人。智能机器人正在发展阶段，预计到21世纪初期将进入普及阶段。我国在50年代开始搞固定动作机械手(行程开关控制)，60年代开始搞数控机械手，70年代末开始搞机器人。目前，工业机器人与智能机器人已进入我国七五、八五科技发展计划及863高技术规划，受到各方而越来越多的重视。
机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。比如说日本，战后以后开始进行汽车的工业，那么这时候由于它人力的缺乏，它迫切需要一种机器人来进行大批量的制造，提高生产效率降低人的劳动强度，这是从社会发展需求本身的一个需求。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们逐渐的这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中,来需求能够解放人的一种奴隶。那么这种奴隶就是代替人们去能够从事复杂和繁重的体力劳动，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。但另一方面，尽管人们有各种各样的好的想法，但是它也归功于电子技术，计算机技术以及制造技术等相关技术的发展而产生了提供了强大的技术保证。
21世纪将是人类开发资源由陆地转向海洋和空间的时代，无论是开发海洋，还是建立空间工业，由于海洋与空间都不适宜于人类的生存，适应这种需求，发展各种机器人将是一个可选择的途径，这将大大促进机器人的发展。毫无疑问，机器人己成为当代高技术注目的一项重要内容，机器人作为新一代的生产工具，能够代替人完成人力所不及或人所不适宜的工作。随着机器人在各个领域的应用，对机器人的综合性能提出了更高的要求，专业化更强，实用性更高，经济性要求也已经摆到了人们的面前，因此，结构简单、操作方便、能满足功能要求又具有一定的可靠性的微型机器人或者说功能专一的机械手需求量越来越大
1.3 本设计的研究内容及步骤
【研究内容】
1.熟悉、了解三菱FX2N系列可编程控制器的工作原理与指令。
2.详细了解近几年来各国机械手的研究进展情况。
3.物料抓取机械手总体方案的分析。
4.物料抓取机械手控制系统软、硬件设计。
5.步进电动机控制的分析。