读书笔记一：《浅析机械手的应用与发展趋势》——机械手的现状和发展趋势主编：郭洪武一、文章摘要机械手是:指能模仿人手和手臂的某些动作功能，用以固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。

机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人。

它能代替人繁重劳动，可实现生产的机械化及自动化，改善劳动环境以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子部门。

目前，机械手的种类按驱动方式分为：液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按运动轨迹控制方式可分为：点位控制和连续轨迹控制机械手等。

机械手的历史及现状：工业用机械手的第一次发展迅猛发展是在第二次世界大战，最早应用在美国橡树岭国家实验室的搬运核原料的遥控机械手操作手研究，是一种主从型的控制系统。

1958年美国联合控制公司研制第一台示教型机械手，并在1962年,研制出一种更新兴的机械手，运动系统仿造坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩，用液压驱动。

1962年美国机械铸造公司成功研制一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运，可做点位和轨迹控制。

国外的机械手在此基础上，得到一定程度上的发展。

从60年代后期起，喷漆、弧焊工业机器人相继在生产中开始应用。

1978年美国Unimation-Vin.am型工业机械手，装有小型电子计算机控制，用于装配作业。

联邦德国机械人制造业是从1970年开始应用机械手，主要是用于起重运输、焊接和设备的上下料等工作。

日本是工业机械人发展最快和应用最多的国家,于1969年从美国引进后，开始大力发展机械手的研制，目前已成为世界上工业机械手应用最多的国家之一。

机械手在我国的发展：我国工业机械手研究与开发起步较晚，比欧美要晚30年左右，起步于上世纪70年代，1972年我国第一台机械手在上海研制成功，从第七个五年计划开始，我国政府加大了对工业机器人的重视程度，并投入大量的资金。

研制有以下机器人：点焊机器人、氩弧焊机器人、装卸载机器人等。

值得注意的是中国科学沈阳自动化研究所和北京科技大学机器人研究所开发的机器人的控制器。

与此同时，一系列的机器人关键部件也被研究开发出来了，如机器人专用轴承，减震齿轮，直流伺服电机,编码器等等。

机械手的应用和发展趋势,随着自动化和机械化的发展，人们对机械手的要求也越来越高，主要体现在：（1）重复高精度。

重复精度是指动作重复多次，机械手到达同样位置的精确程度。

对于某些机械手来说，重复精度甚于精度。

（2）模块化。

模块化拼装的气动机械手比组合导向驱动装置的更具有灵活的安装体系。

它集成电接口、带电缆及器官的导向系统装置，可以使机械手更具灵活性。

（3）无给油化。

无给油化主要是为了适应食品、医药、纺织等无污染要求的行（4）机电一体化。

智能机械手的发展是机械手发展的重要方向之一。

机电一体化的核心思想在于发展与电子技术相结合的自适应控制气动元件，使气动技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制”，大大提高了系统的可靠性。

二、心得体会通过阅读本文章，从中了解了机械手的历史及其应用和发展趋势,知道一些不同种类的机械手的知识，它能代替人繁重劳动，可实现生产的机械化及自动化，改善劳动环境以保护人身安全，因而广泛应用于工业等领域。

同时，了解了，机械手的发展方向：重复高精度、模块化、无给油化、机电一体化。

读书笔记二：《浅谈数控机床上下料机械手的机械结构设计》——机械手的机构设计主编：吕鹏飞一、文章摘要结合实际操作情况，设计了一种圆柱坐标形式的数控机床上下料机械手，重点针对机械手的手爪、手腕、手臂等部分机械结构设计有详细的介绍1、设计目的：我国大多数工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大，生产效率低，而且具有危险性，不能满足生产机械化和自动化的发展趋势。

为了提高工作效率，降低成本，并使生产线发展成为柔性制造系统，适应现代机械行业自动生产的要求，结合机床的实际结构，利用机械手技术，设计一台上下料机械手，代替人工工作，以提高劳动生产率。

本机械手主要与数控机床组合最终形成生产线，实现加工过程的自动化和无人化。

2、机械手的结构设计:工业机械手的结构形式主要有4种：直角坐标结构、圆柱坐标结构、球坐标结构和关节型结构。

圆柱坐标机械手的空间运动是用1个回转运动及2个直线运动来实现的，其工作空间是圆柱状。

这种结构比较简单，精度相对较高，通常运用于搬运作业。

图1为机械模拟工作布置图，根据实际操作的要求，该机械手在工作中需要3种运动，其中手臂的伸缩和立柱的升降为直线运动，另一个为手臂的回转运动，因此自由度为3，其工作范围相对较大。

3、机械手各部分部件的设计:机械手手爪结构设计:手爪是用来进行操作及作业的装置，种类很多，根据作业方式可分为：搬运、加工用途、测量等，在满足作业要求的前提下，机械手手爪要求具有体积小、质量小、结构紧凑、通用性强等，易于安装和维修、易于实现计算控制。

结合具体工作要求，采用连杆式手爪。

它主要靠活塞的推力作用下，实现夹紧与放松运动。

如图2：机械手臂运动为直线运动，考虑到搬运工件的重量、机械手动态性能及运动的稳定性、安全性和较高的刚度要求，因此选择液压驱动方式，可实现连续位置控制。

在设计时另外增设了导杆机构、小臂增设了2个导杆，与活塞杆一起构成等三角形的截面形式，尽量提高其刚度。

机械手手腕结构设计：机械手手腕是机械手操作机的最末端，与手爪相连接，它与机械手手臂配合，使手爪作空间运动，完成所需要的作业动作。

其要求手腕设计应尽量小轻盈，结构紧凑。

自由度愈多，腕部的灵活性愈高，对工作的适应能力愈强。

机械手手臂结构设计：机械手在工作时要承受一定的载荷，且其运动本身具有一定的速度，其工作空间的形状和大小与机械手手臂的长度、手臂关节的转动范围有密切的关系，因此手臂尺寸设计应要分析比较，选择圆柱齿轮传动。

机械手手臂的平衡机构设计：关节机械手手臂一般需要平衡装置，以减少驱动器的负荷，缩短启动时间。

本机械手采用圆柱坐标式结构。

二、心得体会通过阅读本文章，对毕业设计所要求相关的机械手设计有初步整体的了解，同时也有很多可以学习借鉴的地方，了解机械手结构的合理设计对于最大限度发挥机械手的工作效能有着重要的意义。

并初步确定了毕业设计的方向和拟定了毕业设计的内容，是机床上下料的四自由度液压机械手结构设计的内容方向。

为后续的工作奠定了基础，故此文章很有借鉴意义。

读书笔记三：《PLC在工业机械手的应用研究》——机械手、可编程控制器、步进电机、精确定位一、文章摘要：工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。

工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。

PLC控制机械手体积且可以现场修改和调试程序，达到对生产要求的随时改变，因此应用PLC控制机械手可以实现各种规定的工序动作，可以简化控制路线，节省成本，提高劳动生产率。

1、机械手的定义：机械手顾名思义就是能实现人类手部的功能，可以按设计的目的要求实现相关的动作，比如抓取物料，搬运东西等一些简单的动作。

这种自动化装置可以代替生产车间里面繁重的人力劳作以及代替工人在一些高危环境，高危行业里面进行作业。

工业机械手是近年来发展起来的高科技设备，它涉及机械、力学、自动控制、传感器、计算机等领域，是一个跨学科的综合性技术。

2、PLC机械手的组成：机械手主要由执行机构、驱动机构、控制系统以及位置检测装置等所组成。

构成机械手传动及控制的主要部件是：步进电机及其驱动器，PLC、直流电机及其它部分。

现在将其主要部件功能介绍如下：（1）步进电机：步进电机是将数字信号转换成机械运动的执行机构，其是一种常用的动力驱动设备。

（2）可编程控制器：可编程控制器（简称PLC）：它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，它可采用可编程程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入，其原理如图：(3)PLC控制器与步进电机驱动连接的工作原理:PLC控制步进电机驱动系统原理框架如下图所示：二、心得体会：通过阅读本文章，了解可编程程序控制的工业机械手的一些相关知识，学习了机械手的定义及组成,了解了步进电机，PLC、及它们之间的关系等，同时也知道可编程程序控制的工业机械手运转的原理，为毕业设计的机械手控制方面，指明了方向，初步确定要设计机械手PLC控制编写的模块。

读书笔记四：《基于PLC控制的液压机械手设计》作者：毛毅龙罗一平王小明一、文章摘要本文基于可编程逻辑控制器( PLC) 控制的液动机械手的结构和液动工作理，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案．选取合适的PLC 型号，对PLC 系统的I /O 口进行分配，编制控制程序。

机械手是具有模仿人的手和臂某些动作的功能，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，并可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、轻工和原子能等行业．控制系统是机械手的指挥系统，它通过控制驱动系统，让执行器按照规定的要求进行工作，并检测其正确与否．可编程逻辑控制器( PLC) 具有抗干扰能力强、可靠性极高、体积小、维护方便等特点，是实现机电一体化的理想。

机械传动自由度少，难以实现特别复杂的运动，而组合机床自动上下料的机械手的运动需要多个自由度才能完成，故不宜采用机械传动方案。

气压传动时，气控信号比光、电信号慢，且由于空气的可压缩性，工作时容易产生抖动和爬行，造成执行机构运动速度和定位精度不可靠，效率较低。

电气传动必须有减速装置和将电机回转运动变成直线运动的装置，结构庞大、速度不易控制，而且气液联合控制和电液联合控制使系统在结构上也很复杂。

借助电子控制的液压技术，则可以方便地实现对液压系统的各种调节和控制，计算机控制的引入和各类传感元件的应用，也极大地扩展了液压元件的工作范围。

机械手的手臂运动由两个直线运动( 水平方向及竖直方向)和一个旋转运动( 绕中心轴旋转) 组成，可以完成升降、伸缩、旋转等3 个自由度的运动．机械手由机械系统、位置检测系统和液动及控制系统等3 部分组成．机械手初始状态如图1 所示．三、心得体会本文是根据春兰公司对薄壁筒形工件自动热套工艺的要求研制的一套自动装卸工件的机械手，代替人手抓取并转移被加热的薄壁筒形筒形工件，以提高生产效率，减少工人的烫伤事故的发生。

看到专业的投入生产使用的设计论文，我自己对于生产领域非常不熟悉，并且对于设计完全无头绪，同时通过对生产实例的阅读研究，在电脑扮演重要角色的今天，PLC控制的机械越来越受到人们的亲赖。

在图书馆查到的资料一般也都是基于PLC控制的，可见现在基于PLC的生产领域的设计已经非常多，要想能够设计出能够投产使用的机械产品，学习计算机编程是必不可少的。