机械手设计论文精选(九篇)

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第1篇：机械手设计论文范文

由度机械手臂实验装置，VC++上位机界面通过串口控制机械手臂的运行，借此六自由度机械手实验装置可以在实验室内测试各种控制算法和控制理论，为机械手控制研究提供极大的便利。

关键词：机械手 模块设计 控制系统

机械手主要应用于劳动密集型的加工行业，代替人类完成单调重复的劳动，提高生产效率和产品合格率。机械手的应用扩大了人的手足和大脑功能，使人类避免从事危险、有害、低温和高热等恶劣环境中的工作[1]。目前已广泛应用于汽车制造、家具制造、服装加工等领域。

1 机械手机构设计

1.1 底座结构设计 底座是用于安装手臂、动力源、控制器和驱动机构的支架。本机械手底座支架装有一个减速电机和一个智能控制器，如图1所示：

1.2 手臂结构设计 手臂是连接底座和手部的中间部分，有无关节臂和有关节臂之分，目前采用的手臂大多为无关节臂[2]，本文采用有关节臂。

手臂的作用是引导手部准确的抓住物体，并运送到所需要的位置上。为了使机械手能够准确的工作手臂的三个自由度都要准确的定位。本机械手手臂结构采用三个SR-403P舵机及其相关卡口工件组成，三个自由度可使机械手手臂结构更加自由灵活地运动，手臂结构如图2所示：

1.3 手部结构设计 手部安装在手臂的前端。手部由两个舵机控制，从而实现手腕的反转和手指的关闭。

机械手手部的构造系模仿人的手指，分为无关节、固定关节和自由关节三种[3]。手指的数量又可分为二指、三

指、四指等，其中以二指用的最多，设计时采用的二指结构，其中一指固定，另一指由舵机控制。手指可根据夹持对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作的需要。所谓没有手指的手部，一般是指真空吸盘或磁性吸盘。机械手手部结构包含两个自由度，一个自由度用于夹持物件，另一个自由度用于反转手腕，两个自由度均由HS-7955TG舵机实现，手部结构如图3所示：

机械手装配完成后的整体设计效果图如图4所示：

2 机械手臂驱动设计

常见的驱动机构主要液压驱动、气压驱动和电气驱动。其中以液压驱动、气压驱动应用的最多，而电动驱动应用的比较少。液压驱动主要是通过缸、阀、油泵和油箱等实现传动。具有体积小、作用力大，动作平缓，调速方便等优点，但需要配备油泵等动力设备，系统复杂，成本较高。气压驱动所采用的元件为气压缸、气马达、气阀等。以空气作为动力传递媒介，具有维护简单、方便，运行清洁，但因空气的可压缩性比价高，一般难以线性控制。电气驱动采用的不多，一般以电机作为动力源，用大减速比减速器来驱动执行机构，系统简单，维护方便，但因电机功率原因，很难达到较高的功率输出，不适合高负荷野外工作。

2.1 机械手驱动方式的选择与设计 因为本文所设计的六自由度机械手为实验室内部研究使用，故不需考虑能源供给和功率问题，反观液压驱动和气压驱动都需要庞大的配套系统来支撑驱动，所以本文采用电气驱动方式。驱动元件主要包括减速电机和舵机。图1中的减速电机采用OpenCS5A/8A智能驱动器进行控制，实现其速度控制和位置控制。OpenCS5A/8A是一款应用最新的DSP控制技术开发的集运动控制、驱动、PLC功能于一体的智能控制

与数字伺服驱动器，内嵌高级运动控制语言（TML），使其易于实现无刷直流，无刷交流（矢量控制）旋转或直线，有刷伺服电机的单轴与多轴控制。机械手的其余关节使用舵机控制，舵机是一种位置伺服的驱动器，控制信号是PWM信号[4]，利用占空比的变化改变舵机的位置。舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分的脉宽一般在0.5ms-2.5ms范围内，其实是利用调节固定周期内的占空比来控制角度的变化。具有控制简单，安装方便等优点。

2.2 机械手控制系统通信设计 机械手的控制系统设计主要包括驱动机构（减速电机和舵机）的控制、上位机控制界面的设计以及上、下位机之间的串口通信等。机械手控制算法经上位机解算后将控制信息经串口发给下位机MCU，下位机根据位置信息分别控制各个减速电机，从而实现机械手的精确控制[5]。

3 基于VC++的控制界面设计

上位机控制界面主要包括五路舵机控制区、一路电机控制区、机械手运行示意图等几个部分，如图5所示。

舵机控制采用滚动条的方式，并将每个舵机转动的角度实时显示在右侧的编辑框内；电机控制采用速度控制，主要包括电机的正转、反转、停止等；机械手运行示意图显示机械手的运动情况，当某个舵机或电机运行时，示意图上相对应的舵机或电机位置将会加亮，表示这一舵机或电机正在运行[6]。

4 结论

论文主要提供了一种机械手的设计思路，进行硬件制作和控制系统的设计，最终实现机械手的实时控制。解决了减速电机控制、多路舵机控制和上、下位机之间串口通信等难点问题，为实验室机械手位置控制算法的研究提供了实验研究基础，为实验室研究机械手更加精确而又复杂的控制算法提供了实验平台。

参考文献：

[1]范小兰，赵春锋.基于PLC的机械手控制在MCGS中的实现[J].制造业自动化，2012，34（18）：6-8，25.

[2]关明，周希伦，马立静，宋蔚.基于PLC的机械手控制系统设计[J].煤矿机械，2012，34（14）：120-121，142.

[3]张普行，严军辉，贾秋玲.六自由度机械手的运动学分析[J].制造业自动化，2011，33（20）：68-71.

[4]付丽，刘卫国，伊强.单片机控制的多路舵机用PWM波产生方法[J].驱动控制，2006，29.

第2篇：机械手设计论文范文

关键词：萝卜采收；机械手；机械设计；控制设计

中图分类号：S225.92 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）09-2248-04

目前，中国农业机械化对农业生产的贡献率仅为17%，与发达国家存在很大的差距[1]。加速农业现代化进程，实施精确农业，广泛应用农业机器人，以提高资源利用率和农业产出率，降低劳动强度，提高经济效率已成为现代农业发展的必然趋势[2，3]。果蔬的采收方法有手工采收、机械辅助采收和机械化采收3种[4，5]，世界萝卜的总产量为4 900万t/年，其中中国680万t/年，国内的采摘作业基本上都是手工进行的，收获作业劳动强度大。随着农业设施的发展和作业机械化的要求，对萝卜种植模式要求也越来越高，种植、管理和收获的劳动量也越来越大，亟需研究开发果蔬收获机器人，实现果蔬的机械化、自动化与智能化收获[6，7]，为此，通过对萝卜种植与采收情况的调研，设计了一款萝卜采收机械手，以期为萝卜的自动化采收打下一定的基础。

1 萝卜采收机总体设计

根据萝卜采收过程的特殊性，为了提升萝卜采收的工作效率，所设计的是一种农业机械中的收获机械手，由执行系统、驱动系统和控制系统组成，其组成示意图如图1。

2 萝卜采收机械手关键部位机械设计

萝卜采收机械手的关键部位主要包括：1）手爪部位。手爪部位的主要工作是对萝卜进行抓取，为了减少手部由于惯性带来的不平稳性，此部位采用回转的形式，而手爪只用两根手指代替；2）手腕部位。手腕是连接手爪部位和手臂部位的关键地方，其主要工作是调整萝卜的方位，使萝卜被抓的时候可以进行摆动和回转，辅助萝卜采收过程的连贯性；3）手臂部位。手臂部位的主要作用就是支承，在采收过程中带动其他部件运转，并按照采收要求将萝卜搬运到指定的位置，设计时只需要实现手臂部位的升降与摆动即可。此次设计机械手应实现的功能：萝卜的挖掘、被挖掘的萝卜转移到指定位置，图2为机械手的机构形式简图。

2.1 机械手基本技术参数的选定

由于萝卜生长的自然环境决定了萝卜采摘过程中所需要的拔取力，故需要对不同地方生长的萝卜进行采收力的测定。把细绳系在萝卜的茎叶或者根茎部位，细绳的末端连接计力器材，多次读取并记录最大拉力。图3为湖北省长阳和沙洋两个地区分组测试萝卜拔取力的试验结果，现取5组数据平均值F=80 N，萝卜重量约为0.5kg，故重力G=5 N，摩擦系数f=0.2，夹紧力N=0.5 G/f，得N=12.5 N。

机械手手臂上下行程为500 mm，手腕旋转角度90°，手臂旋转角度90°，按照循环步骤安排确定每个动作的时间，从而确定各动作的运动速度。各动作的时间分配要考虑多方面的因素，包括总的循环时间的长短，各动作之间顺序是依序进行还是同时进行等[8]，此次设计各动作依序进行，为保证萝卜的质量必须限制采摘速度及加速度，采摘速度初步定在小于1 m/s，此速度由各关节液压缸流量控制保证。

2.2 机械手末端执行机构的设计

手部是用来直接握持萝卜的部件，由于被握持萝卜的形状、尺寸大小、重量、表面状况等的不同，根据实际要求，设计采用夹钳式的手部结构。夹钳式手部结构由手指、传动机构和驱动装置三部分组成，它对抓取各种形状的物体具有较大的适应性，常见的传动机构往往通过滑槽、斜楔、齿轮齿条、连杆机构实现夹紧或放松[9]。由于抓取尺寸约为90 mm×240 mm的圆柱体，故采用夹钳式平面指形结构较为合适。

设计中机械手手爪在夹持萝卜时，其夹握力分析简图如图4。为了增大夹握力，采取以下两种方法：①设计铲刀角度170°，以增加手指和萝卜的接触面积；②增大手指和萝卜间的摩擦系数，为此采用较宽手指与萝卜接触，故此处f取0.2，将上述数值代入得：

N=■G=■×5=12.5N 公式（1）

式中，N为夹持萝卜时所需要的握力；G为工件重量转化的重力； f为摩擦系数。

考虑到在传送过程中还会产生惯性力、振动以及受到传力机构效率等的影响，故实际握力还应按公式（2）计算[10]：

N实≥N・■ 公式（2）

式中，η为手部的机械效率，一般取0.85～0.95；k1为安全系数，一般取1.2～2.0；k2为工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，按公式（3）估算[10，11]：

k2=1+a/g公式（3）

其中，a为抓取工件传送过程中的最大加速度，g为重力加速度。

若取η=0.9，k1=1.5，k2按a=g/2计算，k2=1+a/g=1.5，则

N实≥N・■=12.5×■≈32 N 公式（4）

2.3 机械手腕部位的设计

机械手腕与机械手臂连接在一起，手臂运动结束后调整手腕的位置状态，以此来提高萝卜采收过程的拔取率。手腕部位的机械结构设计应该力求扎实紧凑，且转动惯性小。手腕也是末端执行部位与机械手臂之间的桥梁，处于手臂部位的前端，手爪的末端，因此其承受载荷的性能直接关系到萝卜的采收过程，在设计的过程中还要考虑其机械强度与刚度，并且要让其布局合理。结合设计要求，设计出腕部位的结构如图5，其为典型腕部结构中具有一个自由度的回转缸驱动的腕部结构，直接用回转液压缸驱动实现腕部的回转运动。

2.4 机械手臂部位的设计

机械手的手臂部位是实现机械手末端手爪进行大尺度位姿变换的关键部件，即把末端手爪部分移动到空间的指定地点。手臂部位的驱动形式主要有液压传动式和机械传动式两种，由于手臂部位的大尺度工作范围，以及工作中也需承受腕部和手爪部位的动力载荷，而且其姿态调整的灵活性影响到机械手的定位精度，因此手臂部位采用液压回转缸的形式实现手臂的大尺度旋转动作，如图6所示的手臂结构，采用一个回转液压缸，实现小臂的旋转运动。从A-A剖视图上可以看出，回转叶片用键和转轴连接在一起，定片和缸体用销钉和螺钉连接，压力油由左油孔进入和右油孔压出，以此来实现手臂部位的旋转。

3 萝卜采收机械手液压驱动系统设计及PLC控制设计

3.1 液压驱动系统的设计

从萝卜采收的工艺过程可以得出，机械手运动的时候液压系统中液压油的压力和流量不需要太高，设计使用电磁换向阀的液压回路可以较好地提高采收过程的自动化程度。从降低供油压力的角度来分析，机械手的液压系统可以采用单泵供油，而手臂部位的旋转和位姿的调整等相关机构采用并联供油。为了防止多缸的运动系统在运动的过程中产生干涉和保证运动过程中实现非同步运动或者是同步运动，油路中的换向阀使用中位“O”型换向阀，夹紧缸换向选用二位三通电磁阀，其他缸全部选用“O”型三位四通电磁换向阀[12，13]。机械手臂位姿调整的过程中要求行程可变，在液压缸的起动和停止的过程中也需要缓冲，但由于回转缸内空间狭小，且回转缸为小流量泵供油，故本系统没有在回转缸换向回路中采用缓冲回路，仅在大流量直动液压缸中采用缓冲回路。

在上述主要液压回路定好后，再加上其他功用的辅助油路（如卸荷、测压等油路）就可以进行合并，完善为完整的液压系统，并编制液压系统动作循环及电磁铁动作顺序表，其中液压原理图如图7。

3.2 PLC控制设计

为了让机械手工作时可靠且有较强的稳定性，控制部分的设计思路是让该机械手的部件顺序动作，所以，在任一时间该机械手都只有一个部件被驱动，而各个部件的运动方式和运动范围都是受其结构限制的[14，15]。PLC的状态流程简图如图8所示，机械手在自动运动状态时每一个周期需要完成以下动作：萝卜采摘开始时，机械手被设定在准备状态，第一步为手臂下降；下降完成后，手爪扎入地下指定深度，进行第二步手爪夹紧；为完成挖萝卜动作，手腕带动手爪及萝卜旋转90°；完成上述动作后，机械手臂向上提升完成拔去动作；手臂摆动90°，以实现对萝卜的转移；最后手臂回摆，手腕回摆，机械手回到初始状态。

4 小结

通过对机器人技术及机械手结构的分析，对萝卜采收的过程进行了研究，确定萝卜采收机械手的整体方案结构，设计萝卜采收机械手的关键结构。萝卜采收机械手能配合萝卜采收机依次完成萝卜的拔取、翻转、转位等动作，但该机械手在结构及工作性能的稳定性方面还需在田间进行试验，控制方案有待根据不同地区的种植情况进行优化。

参考文献：

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[3] 赵 匀，武传宇，胡旭东，等.农业机器人的研究进展及存在的问题[J].农业工程学报，2003，19（1）：20-24.

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[5] 李宝筏.农业机械学[M].北京：中国农业出版社，2003.

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[7] 李增强，章 军，刘光元.苹果被动抓取柔性机械手的结构与分析[J].包装工程，2011，32（15）：14-17.

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[12] 王 敏，王 华.PLC在液压实验台上的应用及仿真程序设计[J].长春工程学院学报（自然科学版），2002，3（3）：57-59.

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第3篇：机械手设计论文范文

【关键词】焊接技术方法 工艺车辆制造 维修

中图分类号：F407.472 文献标识码：A 文章编号：

一.引言

焊接是现代机械制造业中一种必要的工艺方法应用，焊接技术的先进水平做为衡量一个国家工业发达程度的重要指标已逐渐为大众公认，同样焊接技术的发达程度也是衡量工业企业技术水平高低的重要标志。由于受我国相关工业的制约， 在使用焊接机械手的过程中，必须采用与西方发达国家不同的、适合我国国情的灵活的使用方式，才能保证焊接机械手在我国相关产业不配套的情况下正常使用。

二. 机车车辆工业焊接的主要用料。

目前， 在机车车辆上所采用的主要是碳素结构钢、低合金结构钢（包括耐候钢） 等具有良好的焊接性能的材料， 一些零部件采用铸钢或锻钢制造， 其材质本身有较好的焊接性能，但因构件结构复杂， 在焊接过程中有些需要采用适当的辅助工艺手段。铝合金型材由于其质量轻， 能减轻运输设备的自重，在客车及一些特种车辆的制造中应用范围逐渐扩大。铝合金、不锈钢及各种复合材料随着先进焊接技术的运用，将在机车车辆工业生产中发挥更大的作用。

三.铁路工业涉及的焊接方法。

焊条电弧焊。

焊条电弧焊曾广泛应用于机车车辆工厂的制造与修理部门。随着二氧化碳气体保护焊、混合气体保护焊、埋弧焊、焊接机械手等新技术、新工艺的推广， 焊条电弧焊在铁路机车车辆工厂的使用逐年下降， 其焊缝长度比例在机车车辆制造业目前大约仅占5%左右。在机车车辆修理业用得还比较多，其焊缝总长度大约占30%-50%左右。此比例还将逐年下降， 集中检修的配件多采用了二氧化碳气体保护焊与埋弧焊等焊接方法。如对铁路货车上、下心盘检修，采用二氧化碳气体保护焊技术进行堆焊、车钩钩舌的检修采用埋弧焊技术堆焊。各工厂对检修机车车辆中的新制配件，已普遍采用了二氧化碳气体保护焊技术。

二氧化碳气体保护焊接技术的应用。

二氧化碳气体保护焊与富氩混合气体保护焊焊接电流大，相应电流密度大，电弧热量利用率较高， 熔敷速度比焊条电弧焊快，焊接时熔深大，可以减小坡口， 减少填充金属；焊接速度是焊条电弧焊的1-2倍；节能，其耗电量仅是交流焊条电弧焊的1/2左右；工作辅助时间少，特别是在富氩混合气体保护焊中几乎不必清渣， 节省了时间， 提高了效率； 明弧焊接，操作方便，适合全位置焊接。二氧化碳气体保护焊技术广泛应用于机车车辆各种大型构件的连接焊缝及工件的堆焊等方面。特别是“七五”、“八五” 以来，二氧化碳气体保护焊技术已在机车车辆工业系统普遍采用。1996年5月27日，铁道部了TB/T1582-1995《机车车辆二氧化碳气体保护焊技术条件》， 使我国铁路二氧化碳气体保护焊技术逐步实现与国际接轨。现在，在机车车辆制造中， 一些重要焊缝如在车辆制造中的中、枕、横梁焊接都采用了二氧化碳气体保护焊工艺，南方汇通股份有限公司在.C64T提速货车的制造中，用二氧化碳气体保护焊焊接枕、横梁及车体底架各连接焊缝， 焊接质量与生产效率明显提高。南方汇通股份有限公司在ZD240型铸锭车制造中，全面使用二氧化碳气体保护焊，焊缝长度达98%以上，北京二七车辆厂在NX等型平车上使用二氧化碳气体保护焊，焊缝长度达90%以上。

埋弧焊技术的应用。

由于埋弧焊焊接电流大， 相应电流密度大（是同直径焊条电弧焊的3-5倍)倍），同时有焊剂和熔渣的隔热作用， 电弧热量利用率较高， 焊接时熔深大， 可减小坡口与填充金属量；焊接速度是焊条电弧焊的5-6倍，焊接时焊接参数自动调节保持稳定，又有焊剂的保护，焊接质量稳定可靠，无弧光照射、劳动条件较好。在机车车辆的制造与修理工作中， 埋弧焊技术广泛应用于各种大型构件主要焊缝的焊接及工件的堆焊。如南方汇通股份有限公司应用埋弧焊技术， 焊接新造C64T、C64K等铁路提速货车的中梁，堆焊铁路货车磨耗的轮缘等部件。

电阻焊技术的应用。

电阻焊技术主要在客车工厂使用， 原来主要用于薄板及小配件的连接，随着城际快速列车的发展， 在要求车体自重特别轻的城际快速列车上得到较好的应用。长春客车厂在为重庆市生产的城际快速列车上，使用从英国引进的350KV，10万A的电阻焊设备，进行铝合金裙板、端板等的焊接。另外，在京津城际快速列车上， 使用从英国、韩国引进的侧架、底架、车顶等12套专用大型龙门点焊机械手,进行不锈钢车体各部件的焊接。

焊接机械手、焊接工作站的应用。

铁路实施“客运提速，货运重载”，要求铁路机、客、货车具有更好的结构强度， 有更轻的质量， 毫无疑问地给铁路机车车辆焊接技术的新发展带来了机遇。从1992年株洲电力机车厂引进焊接机器人工作站后， 长春、四方、浦镇等客车厂，齐齐哈尔、武昌、二七等货车车辆厂也先后从德国、奥地利、日本、法国、美国等发达国家引进了焊接机器人工作站、焊接机械手等先进设备， 并在引进消化吸收的基础上，与国内有关部门合作， 自行开发了机器人焊接程序及适应我国铁路机车车辆焊接技术需要的机械手、工作站等设备， 逐步缩小了与发达国家的差距。

6. 新型结构材料在铁路机车车辆上应用。

随着铁路“ 提速重载” 与跨越式发展战略的实施， 原有的碳素结构钢已远远不能满足铁路机车车辆工业的使用要求。目前国内已开始生产微合金控轧钢， 其钢种具有良好的焊接性能； 正在研制的超细晶粒钢， 其强度和使用寿命将比现有结构钢提高一倍， 其钢种特点是超细晶粒、超洁净度、高均匀性， 性价比更加合理。同时， 各种不锈钢、铝合金、中低合金钢等耐蚀材料的应用也将成为主流。这些高性能钢种的应用， 必将进一步推动铁路机车车辆焊接技术的发展。

四.铁路机车车辆工业焊接技术发展前景。

铁路机车车辆工业焊接技术发展前景焊接生产过程的机械化和自动化是工业现代化的必由之路。世界工业发达国家焊接机械化和自动化的程度都已达到60%以上，西欧和美国已达到70%以上，而日本已经达到80%以上。我国各工业部门焊接生产的机械化和自动化程度还相对较低，平均30%左右，而且大部分仅是自动化程度较低的机械焊机。我国大型骨干企业机械化和自动化程度已达到60%-65%。如汽车制造业，已经普遍采用了弧焊机器人、点焊机器人和机器人自动焊接生产线； 我国船舶制造企业焊接机械化和自动化程度已达61%左右。伴随铁路“客运提速， 货运重载”， “九五”以来，铁路部门焊接技术的机械化和自动化程度虽然有了较大的提高， 但与我国汽车制造企业、船舶制造企业、军工企业等工业系统相比，还存在较大的差距。

五．结束语

随着提高质量和效率的焊接机械化和自动化水平的不断提高，焊接机械手、机器人工作站等的推广应用， 焊接工艺及焊接装备的现代化， 必将推进我国铁路机车车辆制造业的现代化进程，也必将提升我国铁路机车车辆工厂与国际铁路供应商竞争的实力。对于新的应用钢种和工艺方法， 必须要有相匹配的焊接材料，从发展趋势看， 药芯焊丝、烧结焊剂、低飞溅气体保护焊实芯焊丝、高强钢用焊材、低温钢用焊材、耐热钢用焊材、不锈钢用焊材等高技术含量产品是铁路机车车辆用焊接材料的主要方向。

参考文献：

[1] 王振民 换热器管板的全位置自动化焊接工艺 [期刊论文] 《华南理工大学学报》2010年5期

[2] 王克鸿重型车辆计算机辅助焊接工艺自动设计系统 [期刊论文]《焊接学报》 2005年10期

第4篇：机械手设计论文范文

关键词：机械工程，本科，毕业设计

1引言

毕业设计是高等学校应届毕业生在毕业前接受课题任务，在教师指导下独立进行科学研究或工程实践，获得基本训练并取得成果的过程，它是评估学业成绩的一个重要方式，也是提高学生综合素质与创新能力的关键一环[1]。作者结合广东工业大学的实际,从科学选题、落实开题环节、保证毕业设计论文质量等关键环节提出了改进毕业设计工作的措施。

2科学选题

选题是毕业设计工作的龙头，选题质量是影响毕业设计质量的重要因素，精心挑选毕业设计题目，是搞好毕业设计的第一步。但是选题目前存在着一些问题：有的选题缺乏综合性、新颖性,深广度不够；有的选题对学生显得难度较高,工作量过大；有的选题虽然有较高的研究价值，但学生由于怕难或者因就业等原因而不愿选；另外，系与系之间和各系内部之间的设计题目在难度和分量上也存在一定差异。

针对以上问题,可以从三个方面综合考虑选题。

(1)毕业设计选题要尽可能联系工程应用、生产实际和科学研究。这样有利于调动学生的积极性,由于是真做实干,他们就会主动去了解、熟悉有关科研情况,分析解决问题的方法和途径,使能力得到提高。因此,我们在为2003级机械制造及自动化专业的学生选题时,选择了“旋转超声主轴振动系统研制”，“三座标工业机械手的设计”，“防伪矿泉水瓶盖的设计”,“自动门PLC控制系统设计”，“适合于电感的微点焊系统研制”等新颖又结合科研实际的课题,尽量反映当代科技发展水平,让学生能了解、把握国内外在该研究领域的最新成果和发展动态,结果学生更加乐于参与到科研课题的研究中。

(2)要考虑完成课题的客观条件。学校毕业设计经费、教学试验条件都有限,不是任何来自科研实际的课题都可用做毕业设计,必须根据客观条件来选择设计题目,这些条件主要包括:可查资料库源,试验设施和足够的经费等,因此我们在选题时,一般选用能为学生提供可用的仪器设备,试验场地等条件的科研课题,例如“微细特种加工中心”试验样机在我们教研室已经搭建好，“线切割机床、电火花机床、超声抛光装置”等设备可以为学生做毕业设计时提供可以直接操作，锻炼自己的动手能力的机会。

(3)要有适当的难度和深度。举例说我们选择“旋转超声主轴振动系统研制”课题时,考虑到该课题涉及了声学,机械振动学,电力电子学,数电，模电等多个领域,涉及的知识面较广,设计工作量较大,有一定的深度,学生可以通过综合应用所学的基础理论和专业知识,在规定的时间内得到充分的锻炼,但是考虑到本课题有一定的难度,为了保证学生在有限的毕业设计工作时间内,经过努力能完成任务或做出阶段性结果,我们安排了两个同学参加,在掌握总体设计思路的基础上,分别进行硬件结构设计、驱动电路等不同部分的,有侧重点地进行研究,经过分工合作,完成了整个课题的设计任务,效果良好。

3落实开题环节

为提高毕业论文设计教学质量和探索出适用于毕业论文设计全环节教学质量监控的方法,可借鉴研究生创新能力培养方法,在本科毕业论文设计教学中新增开题环节,以强化学生包括查阅文献资料广泛获取信息,提出问题、拟定实验研究方案和设计方案,科学实验与测试,数据整理与分析,撰写实验论文,书面表达和口头表述等能力在内的基本创新能力。

（1）开题环节的必要性。开题的意义在于完善论文设计方案,使论文设计方案更加系统化，收集信息，听取各方意见，明确思路以坚定论文设计者的信心。一般说来，将思考的东西正式地讲出来和写出来，会比原来所思考的更有升华的意味，因为从“思”到“说”和“写”,其间加入了逻辑的创造过程。通过撰写开题报告,要求学生讲清题目的来龙去脉,从而使学生明确毕业设计课题的目的和要求，对题目有更深刻理解与认识，会使原来的论文设计思路更加完善和系统，对自己的工作做到“胸有成竹”，减少盲目性,避免出现不知从何处入手的尴尬局面。

（2）开题环节的组织在开题会之前,每个学生按规范书写了开题报告。学生持经指导老师签字同意的选题报告书、任务书及其它相关资料上台汇报选题的目标和意义、拟采取的技术路线和方法、工作基础、预期成果和工作计划等内容10分钟。评审小组根据学生自述和选题报告书及其它文本内容,对学生论文设计是否达到专业培养目标要求和完成论文设计的可行性进行考核,并对论文设计广度、深度、贴切度、重点和难点等提出具体的修改意见。

4保证毕业设计答辩的质量

答辩是毕业设计(论文)工作的最后一个环节,是全面检查和评估毕业设计(论文)质量的重要手段。严格的答辩将有利于学生树立良好的学风,促进学生认真做好毕业设计(论文)。学院可根据本院及所属各系的具体情况成立若干答辩分委会,分委会下辖若干个答辩小组。分委会主任和答辩小组组长均由副高职称以上教师担任。答辩前应认真审查学生的答辩资格,毕业设计(论文)应由除指导教师外的答辩小组1名以上教师认真评阅,写出评阅意见与评分,评分不及格者不得参加答辩。凡毕业设计(论文)拟评“优秀”的学生,都必须参加各系答辩分委会组织的集中答辩。对毕业设计平时不认真、小组答辩成绩较差的学生,由相关分委会组织复答辩后视情况决定是否给予通过。答辩时间应控制在学生汇报15-20分钟,教师提问20分钟为宜。毕业设计成绩评定必须坚持标准,严格要求。“优秀”的比例应严格控制在本专业参加答辩总人数的20%以内,优良比例应严格控制在60%以内。对毕业设计(论文)的质量,除了本身的学术水平、应用价值

外,还应考察学生解决实际问题的能力、对知识的综合应用能力、在工作中查阅处理信息和应用各种工具的能力、撰定科研报告和表达交流的能力以及在工作中的团队协作能力等。答辩委员会要办事公正,治学严谨,严把质量关,对毕业设计(论文)达不到教学要求的,决不姑息。

5结论

搞好毕业设计(论文)工作,重要的是要做到“五个到位”,即认识到位、经费投入到位、指导教师到位、学生到位和管理工作到位。另外,科学选题,严把选题关是做好毕业设计(论文)的前提；认真做好毕业设计开题工作是毕业设计工作顺利进行的保证,消除学生毕业前的各种干扰,专心做好毕业设计,是本阶段学生思想政治工作的重点；严格的答辩将有利于学生树立良好的学风,促进学生认真做好毕业设计(论文)。

第5篇：机械手设计论文范文

创造生命，这个早先被认为是造物主的工作，如今正被某些生物学前沿的人所掌控。克莱格・文特尔就是利用重新组合基因片段，制造出世界上第一例“人造生命”的科学家。

5月20日，文特尔联合同事汉密尔顿施密斯一起，了文特尔研究所最新的研究成果――一个名为“辛西亚”

(synthia)的细胞。辛西亚的名字，就是合成体的音译，因此它和希腊神话里的月亮女神辛西娅(cynthia)没有任何关系。因为文特尔仅仅是个科学家，而非宙斯。

这个人造细胞之所以具有非凡的意义，是因为它的基因组完全按照科学家的意愿，通过电脑的软件设计编写而成。“可以说，这是有史以来第一个以电脑为父母的生命形式!”他在新闻会上表示。

文特尔还自豪地称，基因片段里含有4个“水印”字符，以标示该基因并非天然，而是由人造而成。

“至于水印的解读工作，就留给那些爱好较真的遗传学书呆子吧!”文特尔无疑受到了电脑软件防伪技术的启示。

据透露，这四个水印中，有两个分别是文特尔和施密斯的名字。

意义不同的“新生命”

“辛西亚”所引起的恐慌和1996年7月5日世界上第一只克隆羊“多莉”诞生的时候相比，有过之而无不及。

然而，虽然辛西亚和多莉都是人类创造的新生命，标志着生物学发展的里程碑，但意义却迥然不同。

古代西方的自然发生说认为，许多小生物是由自然界偶然产生的，比如苍蝇、蛆、蚊子，乃至老鼠，都是某些环境下的自然产物。

比如生活在16到17世纪的比利时化学家、思想家赫尔蒙特曾指出，把糠和破旧布片塞进瓶子里，丢弃在床底下、角落里，瓶子里就会生出老鼠来。

这种观点被18世纪微生物学之父巴斯德所否定。他通过葡萄酒变酸的研究，找到了与动物、植物并存的另一大类生命形式――微生物，微生物是细菌、真菌、病毒以及原生动物的统称。

微生物理论也支持了这样的事实，即任何生命形式都有其之所以产生的母体，所谓龙生龙，风生凤，“遗传”一词也因此而来。

19世纪，德国植物学家施莱登和动物学家施旺相继创立了细胞学说，解开了生命基本单元――细胞结构之谜。

细胞是生命和非生命物质的分界线。文特尔创造的“辛西亚”，也正是一个可以自我复制的细胞体，具备最基本的生命要素。

然而，细胞学说并没有穷尽人类对生命本质的认识。

当1953年生物学家沃森和克里克发表DNA双螺旋结构的论文时，人们才惊异地发现，存在于各种细胞之中核心的机密，原来是组成俗称“染色体”的基因组。一组组基因长链，又是由4种碱基对交错扭结而成……

从基因遗传学的角度来看，不同的物种之所以区别，根本就在于基因组的不同，而基因组的不同则在于碱基对的数量和排列次序不同。所以有人认为，DNA是造物主创造生命的最原始“密码”。

可以说，在生物的DNA长链被人为“操作”之前，任何新的生物都不为“新”，因为所有生命形式中的基因从来没有被删除、涂改或拼接过。

杂交水稻、混血儿、杂毛狗，各种物种相同的生物之间，都可以通过遗传定律实现后代的改良或者退化，而它们的后代也都是自然的产物，而非“新的生命形式”。

篡改上帝密码

如果说细胞是组成生命的基本单元，那么基因则是决定生命形式的基本单元。20世纪90年代，随着基因技术的飞速发展，由多个国家发起并组织了一项声势浩大的科学工程，即人类基因组计划(HGP)。

HGP试图破解人类基因组密码，解开人之为人的根本所在。

在解读生物基因组密码的同时，基因技术在生物学领域大显身手。转基因技术、克隆技术就是其典型的应用。

1996年诞生的克隆羊多莉，是基因技术令某些人激动却让另外某些人恐慌的事件。

从母体羊乳腺中取下一个细胞，抽出其中的染色体，即基因组；同时取出另外一只母羊的卵细胞，并抽出其中的内核，留下空卵壳，之后，将前面的染色体放人后者的卵壳中，从而得到一个克隆意义上的“受精卵”，将其放入第三个母羊的子宫里，就得到了克隆羊多莉，它是第一个母体羊的克隆体。

多莉的特殊意义不在于科学家对其基因组的操作，而在于哺乳动物通过体细胞无性生殖的史无前例。因此，多莉也不是人类创造的新的生命形式，而仅仅是已有生命的“翻版”、“复制”。

转基因技术是对上帝密码的第一次干预。

早在20世纪70年代，科学家就试图利用具有某种特定功能的基因碎片，插入特定生物的基因长链之中，从而这种生物就获得了某种神奇的功能。这些功能往往是从传统的杂交方法中难以获得的。

1983年，世界上第一例转基因生物诞生，它是一种具有抗虫特性的转基因烟草，被转入了抗虫能力的基因片段。

某种意义上来说，转基因生物是一种全新的生命形式。因为人类打乱了动物、植物以及微生物固有的界限，在基因层igA：对生命“动了手术”。

棉花可以携带制造抗虫蛋白质的基因、玉米可以携带马铃薯制造淀粉的基因、猫可以携带水母制造荧光蛋白的基因、小鼠可以携带番茄的颜色基因……

但是从另外一个层面上来看，这种“手术”仅仅是小尺度上的缝缝补补，至少把持了上帝造物的最后底线――功能基因片段的完整性。或者说这些功能基因片段都是从生命体里抽离出来的，而非人为组合。

和转基因技术完全不同，创造辛西亚的过程是对功能基因的重新编写。

如果说转基因技术是利用碎布片缝制衣服的话，那么创造辛西亚的技术则类比于织布。织成什么样的功能、尺度、花纹、质地，完全取决于织布者的手艺和喜好。

因此，文特尔所做的事情，是造物完成之后，自然界从来没有发生过的“人造生命”，其创造的是一种全新的生命形式。

科学怪兽?科学先驱?

对于文特尔的举动，支持者和反对者参半。

支持者赞扬他为人类的科学事业做出了巨大的贡献，正在掀起一场科学的革命。而反对者则对此类科学实践充满质疑，将文特尔等人视为科学怪兽。

自从哥白尼、牛顿伊始，近代科学以强大的攻势洗劫了人类的思维。

在经典物理学看来，宇宙万物的运作不需要上帝辛苦的“当值”，上帝只需要在创世纪时期，给予第一推动就万事大吉了。尼采更是癫狂地宣称，“上帝已死!”因此西方科学传统下日渐清晰的人类生活世界里，上帝是缺席的。

生物学领域亦是如此。在现代生物学家看来，生命也不过就是一堆DNA长链而已。上帝在编好生命密码之后，也同样选择了“隐退”。

在此情况下，“科学怪兽们”的活动才没有边界。

然而，辛西亚带给人类的问题，不仅在于人类能否扮演上帝的角色，还

在于越来越接近生命本质的“现代技术”，到底会为人类造就多大的福祉，导致多大的风险。

文特尔说，“辛西亚体内所有的功能基因，都可以通过电脑编程设计完成。”这意味着，辛西亚究竟是人类忠实而友好的仆人还是具有侵略性且致命的敌人，都掌控在“基因编码科学家”的手中。

然而，文特尔或许高估了当前生物技术的能力，也高估了人类对生命的认识水平。

DNA决定生命形式的简单公式，似乎太过乐观。因为，很多科学家已经发现，拥有怎样的功能并不一定表达怎样的性能；而有些貌似无用的垃圾基因，往往有大用。

进一步讲，既然辛西亚的DNA序列由电脑编程而来，那么就不能完全排除编程受到黑客攻击的风险。“生命黑客”将成为合成生物学最大的恐惧。

当类似SARS的病毒悄然袭来的时候，人类所能做的，或许只有向上帝祈祷，祈祷其早日归来。

I－LJMB机械手

功能＆奇趣：i－LIMB机械手是一个可以通过无线蓝牙技术进行操控的新型仿生手，其采用了脉冲调制技术，该技术可显著提高机械手的抓握力。可以让使用者拿起重物或细小的东西，以及对抓握手法进行个性化调整来配合自身需要。i-LIMB以铝制底盘为基础，可以拥有提起90公斤物品的能力。

制造商：苏格兰Touch Bionics公司

售价：新品未定价

小编点评：根据网站提供的信息，这款机械手诸如系鞋带这样复杂而细致的动作都可以完成，对手臂残疾的人来说绝对是个不错的东西。

宝马儿童车

功能&奇趣：这是由宝马公司专门为儿童设计生产的新款脚助力儿童车。它延续了宝马公司汽车设计团队的风格，4条由软橡胶制成的宽大车轮从一定程度上增强了稳定性，同时也起到了保护儿童的作用。这款儿童车虽没有油门，但提供了慢速与快速两种行驶速度切换。更加提高了其安全性能。

制造商：德国BMW公司

售价：约780元人民币

小编点评：恐怕全世界再也没有比它更便宜的宝马了。

双头风扇

功能&奇趣：这款风扇除了可以往房间里吹风外，由于它的双风扇设计，还可以让房间里的空气流动起来。其内置的离子发生器还能够净化空气，使空气持久清新，比传统风扇更为有益健康。风力为三挡调节，可提供15～20平米房间的空气流通。不仅仅是炎炎夏日，即使在寒冷的冬季，它也一样可以派上用场。开启暖风时，它可将热量均匀吹送至房间的每一个角落，不仅提高了室内温度，还降低了供暖费用。

售价：99.95欧元

小编点评：双头风扇的设计已足以令人惊奇，再加上冷暖功能，小编已经准备掏银子买一台了。

索尼NEX－5

功能＆奇趣：索尼NEX-5配备了1420万像素APS HD CMOS感光元件，取消了传统单反相机的五棱镜以及取景器，实现轻量，精巧的可更换镜头数码相机。机身设计紧凑，最薄处仅为24，2mm。在如此小巧的机身上，索尼还为其装配了3.0寸92万像素的液晶屏，并可向上80度向下45度进行翻转。NEX-5具有扫描全景、手持夜景，笑脸快门、高清视频、高速连拍，HDR、DRO等众多功能。并且在这些功能的基础上，它还具有一个独家杀手锏

3D摄影功能。

制造商：日本SONY公司

售价：新品未定价

小编点评：有了全球最小最轻的可换头DC，那单反是不是可以淘汰了?

音乐胎教腰带

功能&奇趣：这款音乐胎教腰带，有四个喇叭，内置立体声扬声器，分别接在孕妇的肚子四周，还可以利用3.5mm耳机，让妈妈分享宝宝听的音乐。至于音乐播放的载体，iPod或是MP3播放器均可，这款胎教腰带除了可以让孕妇腹中的胎儿听到动听的音乐，还可以为孕妇的大肚子提供一定的支撑和保护。

制造商：美国NUVO公司

售价：130美元

小编点评：胎儿在母体中能够感受孕妇情绪、言行的感化。对于繁多的胎教方法，音乐无疑是最重要的沟通渠道，给予适当的听觉刺激，有助于婴幼儿的成长。

Min－Torch

功能&奇趣：这款迷你手电筒，长度仅为52毫米。内置锂电池，采用USB充电的方式，插上电脑就可以充电，充电10分钟可正常使用150分钟以上。其采用0.5瓦LED灯泡，照射距离可达50米。同时，它不仅仅是一个照明工具，还可以配置原装三星闪存作为U盘使用。

制造商：香港KuOrange公司

售价：约40元人民币

小编点评：采用USB充电方式，既环保又方便，无论居家，户外运动和应急事件，它都是一个不错的伴侣。

饿瘦了的电池

功能＆奇趣：设计师为我们设计了一款体型可变化的充电电池，用更加直观的胖与瘦来表示充电电池的电量变化；当它被充满电时，它会丰满而匀称，跟正常电池无异。但随着电量的消耗，电池中部会逐渐干瘪，慢慢变瘦。看着日渐消瘦的电池，每个人都会清晰地意识到，它们很饿，需要充电了。从而让你更好地把握电池电量以及充电时间。设计师：Mac Funamizu

第6篇：机械手设计论文范文

关键词：机械自动化，农业，食品包装，自动化技术

 

0 .前言

机械自动化主要是指在机械制造业中应用自动化技术，实现加工对象的连续自动生产，实现优化有效的自动生产过程，从而加快生产投入物品的加工变换和流动速度。机械自动化的技术水准，不仅影响整个机械制造业的发展，而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。现代世界各国间的竞争主要表现为综合国力的竞争，要提高我国综合国力，需在各生产部门实现生产机械化和自动化。免费论文。

机械自动化技术从上个世纪20年展应用以来，已经得到了迅速的发展，特别是近年来计算机制造的高度集成化，开始向计算机集成制造系统 (Computer IntegratedManufacturing System，CIMS)发展，并大大加快了机械自动化的发展，但我国仍处于初级操作阶段的自动化。

目前，世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外，大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外，我国的产业结构层次低，机械制造业发展很不平衡，大部分企业还比较落后，手工劳动占有相当的比重；我国机械制造业企业中自动化装备水平不高，不仅在数量上同世界先进国家有较大差距，而且在品种上、质量上、使用上，同世界先进水平也存在较大差距。免费论文。

以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命，不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，而且也深刻影响着机械自动化的发展趋势。机械自动化技术将向以下几个方向发展[1]：(1)光机电化方向；(2)柔性化方向；(3)智能化方向；(4)全球信息化方向；(5)绿色化制造方向。

1. 机械自动化在农业中的应用

农业是一种复合产业，它不仅包括作物的生产，而且包括农产品的加工、储藏和运输等等。农业生产的发展过程受自然环境和社会条件的影响，过去为了解决粮食供应不足的问题，开发农业技术着重于增加产量；但对于现代社会，温饱问题已经基本解决，人们对于产品的品质以及工作的高效性和舒适性的要求日渐提高。农业机械自动化就是农业机械或装置的操作过程或工作状态不依靠人的感官和手工而自动实现。免费论文。农业机械自动化应以实现生产的高效率和高精度，降低生产成本，节约资源，提高农产品品质和实现安全生产等为目的，以满足人们在农产品生产和消费中的需求。

目前农业机械自动化大致有以下3类：

(1) 已有农业机械及装置的部分自动化控制。这种自动化方式以提高已有农业机械及装置的作业与操作性能，提高作业效率和作业精度，减轻驾驶员的负担，节约资源(肥料、种子、农药、燃料等) 等为目的。目前，已经广泛采用的自动控制装置大多数属于此类[2-5]，如拖拉机、施肥播种机、移栽机、插秧机、喷雾机、联合收割机、挖掘收获机、干燥机等。

(2) 已有农业机械及装置的无人自动操作。这种自动化方式用在操作简单且容易实现无人运转，能长时间重复单调过程的作业上。如用计算机程序或无线电遥控来操纵拖拉机及联合收割机，自动控制行驶，自动检测耕深、耕宽或作物行列数，自动完成作业，以及能使干燥机、自动化温室等固定装置自动完成作业的机械及装置。

(3) 农业机器人。农业机器人是一种可由不同程序软件控制，以适应各种作业，能感觉并适应作物种类或环境变化，有检测(如视觉等)和演算等人工智能的新一代无人自动操作机械。

目前许多发达国家正在进行农业机器人的开发研究，部分研究成果已开始在农业生产中应用。例如, 使用机械手的果蔬自动采摘机；水果采收、分选及食品加工等部门广泛采用的摄影图像处理等视觉检测装置；畜牧业中利用远距离遥控技术检测乳牛的位置，并把挤奶器附着在上挤奶的自动挤奶装置[2]； 还有把羊的形态图形化,使剪刀自动感知羊的皮肤并作业的剪羊毛机器人。

2. 机械自动化在食品包装业的应用

食品工业是中国第一大工业门类，在全部包装机械中，有近一半的种类和数量与食品工业包括饮料工业相关。二十多年来，中国经济的高速发展，国民经济和人民生活水平的持续增长，对中国食品工业产生了巨大的市场需求，从而也带旺了与之相关的食品包装市场以及食品包装机械制造业。

中国食品包装机械制造业起步于二十世纪八十年代初期，一些中小型机床、农机制造企业由于失去了国家计划经济的支持而自发转型。部分私营企业也从相对技术含量较低但利润空间较大的食品包装机械行业入手，中国食品包装机械制造业可说是由仿造进口设备开始，一步一步发展起来的。

国内食品包装机械行业是保持高速增长的行业。我国食品和包装机械行业在经历了上世纪70年代起步，80 年展，80年代末和90 年代初的快速增长(年增长率高达20%)，初步形成了门类比较齐全、品种基本配套的产业。由于我国食品包装机械起步晚，生产企业构成形式多种多样，从行业企业总体规模来看，95%的企业为小型企业、乡镇集体企业、民营企业、个体企业及少量联营企业和股份制企业，大中型企业只占行业企业总数的5%。这样的企业构成也是我国大型成套设备生产能力弱，高档设备主要依靠进口的主要原因。目前大型国营生产企业、部分民营企业、合资和独资企业成为食品包装机械行业的主力，但国内没有大型成套设备方面的设计和制造能力。

食品包装机械的发展趋势主要体现在高生产率、自动化、单机多功能。传统包装机械多采用机械式控制，如凸轮分配轴式、光电控制、气动控制等控制形式。机电一体化技术是在信息论、控制论和系统论基础上建立起来的综合技术，运用过程控制原理，将机械、电子与信息、检测等有关技术进行有机组合，实现机电一体化和自动化，提高包装机械整体制造水平。

自动化产品在食品包装机械行业的市场具有很大的发展潜力。2005年包装机械使用的自动化产品的市场规模约为8亿元。2006年自动化产品在包装机械的市场增长率在10%左右。

食品包装机械自动化产品的厂家市场概况如下[6]：

（1）活跃在食品包装机械市场的PLC厂家主要有12家，具有竞争实力的有三菱、OMRON、西门子、松下电工、施耐德和台达6家。

（2）活跃在食品包装机械市场变频器厂家主要有19家，具有竞争实力的有三菱、富士、安川、SEW、松下电工及松下电器、西门子、台达和施耐德9家。

（3）活跃在食品包装机械市场，且互为竞争对手的人机界面厂家主要有5 家：DIGITALHITECH、三菱、OMRON、西门子和EASYVIEW。

（4）活跃在食品包装机械市场的电机厂家主要是国内电机生产厂商，合资和进口的电机基本得不到应用。

（5）活跃在食品包装机械市场的低压电器的合资或进口厂家主要有7家，具有竞争实力的有富士、OMRON、西门子、施耐德4家，大部分都是国内生产。

食品包装机械自动化产品生产存在以下主要问题[7]：

首先我国机械食品包装制造企业高起点的较少，大多数企业在低水平徘徊。中国包装机械在产品开发、性能、质量、可靠性、价格、服务等方面与进口产品的竞争中处于劣势，抵挡不了进口产品的大量涌入。每年的进口设备，大都是国内不能制造或达不到使用技术要求的技术含量高的或大型的设备，如无菌包装机，大型高速饮料灌装机、贴标机、组合电子秤等。

其次是科技发展滞后，创新能力不足。目前国外包装机械产品的品种大约有6000多种，成套数量多，并且不断有新技术、新产品出现，一方面向高精度、大型化发展，另一方面向多功能方向发展。与发达国家相比，我国包装机械产品品种及配套数量少，只有国外品种的一半左右。

另外，中国食品包装机械制造业虽然名牌产品在逐渐形成，但生产集中度还不够。目前中国有食品包装机械制造企业6000多家，其中2000多家不够稳定，每年有近15％的企业转产或倒闭，但又有约15％的企业加入到这一行业中来。目前产值及销售额超过亿元的企业仅有十几家，最好的企业产值及销售额刚过10亿元，上市企业仅有一家；年销售额超过3000万元的企业也仅有50家，这50家企业的总销售额仅有80亿元，只有20.66％的集中度。

3. 结语

机械自动化在任何一个国家的重要地位都是显而易见的，机械自动化技术直接关系到机械制造业的基础和水平。作为一个发展中国家，我国必然要大量发展机械自动化技术，走一条科技强国之路。随着改革开放步伐的加快，我国在立足本国经济的基础上，不断吸收国外先进经验，使我国的农业和食品包装业的机械自动化有了长足进步，并向更高的水平发展。农业和食品包装的机械自动化的发展，需要我国结合自身的实际情况，进行自主创新，开发和改进。

【参考文献】

[1] 李静锋,刘书婷. 机械自动化发展的探索[J].大众科技,2008,6,139-140.

[2] 田丽晶.中国农业机械自动化的发展与思考[J].吉林广播电视大学学报，2004，(1)：57,58,62.

[3] 马振华 李丹.论我国机械自动化技术的发展应该注重的几个问题[J].科技资讯，2008，(15)：43.

[4] 金衡模,高焕文,王晓燕.农业机械自动化的现状与推进模式[J].中国农业大学学报,2000,5: 44-49.

[5] 张列贵.简述现代机械自动化技术[J]. 黑龙江科技信息,2007,(10X):28.

[6] 刘文秀,张兆兰.食品包装机械自动化市场分析[N].中国包装报,2008-6-10(1).

[7] 李越.技术进步是中国食品包装机械的发展方向[J].中国包装,2003,23(3):37-39.

第7篇：机械手设计论文范文

为了寻找提高毕业设计质量的方法，针对“常柴班”的这部分同学，具体采取了以下四个方面的措施：1.合理分组与指导老师的聘任22名学生分为三组，7-8人一组，每组聘任一名校内专任教师与一名常柴技术科的技术人员，与校内老师共同指导，且顶岗实习与毕业设计的指导老师为同一位教师。改变了以往随机分配指导老师、没有企业指导老师与顶岗实习与毕业设计指导老师不统一的问题。2.确定毕业设计题目明确提出禁止毕业设计选题与工作岗位、与所学专业无关。毕业设计的题目必须由学校指导老师、企业指导老师及学生三方，结合具体的实习岗位，共同确定。3.加强管理与指导工作由于常柴股份有限公司离学校近，学生集中，规定学校指导教师要经常利用休息时间，多去企业与企业指导老师、学生交流毕业设计工作。利用企业的员工培训学习教室，指导论文的写作；充分利用毕业管理系统，来管理毕业设计的进度与质量，以保证毕业设计的进度，加强联系促进交流，便于毕业设计过程记录与档案保存。4.毕业答辩成绩评定首先是学校指导老师，从设计方案的合理性、新颖性；计算的准确性；论文结构、文字表达、格式；工作态度；工作量等方面审核论文，提出意见。然后由其他组的一名企业指导老师，从设计方案可行性、经济性等方面进行评阅；最后校企双方指导老师组成答辩小组（回避自己指导的学生），根据学生对课题的理解、毕业设计的质量（图纸的准确性、数量、质量）、回答问题的正确程度，给出最终毕业设计的成绩。

二、改革成效

“常柴班”22名同学在校企双方指导老师的帮助下，结合具体的岗位，根据实习中遇到的问题，确定了毕业设计的题目。如：蔡同学岗位是KW自动铸造生产线的造型工，负责KW线开机，岗位责任是维护开机设备的正常运转。指导老师分别是学校的谢老师、企业的徐工程师。在工作过程中蔡同学发现，该自动线经常出现四个故障：造型机故障、下芯机故障、滑板小车故障、分箱机、合箱机故障。影响了生产的正常运转，给企业带来了巨大的经济损失（一个班次高达几十万）。于是就产生了针对这一情况，来做毕业设计的想法。经与两位指导老师多次沟通，顶岗实习两个月之后，最终确定题目为“KW铸造生产线常见故障诊断”，研究的主要内容是KW线常见的故障诊断方法，研究故障规律，以减少故障发生，提高排除故障的速度。确定了课题之后，蔡同学十分注意资料的收集与整理，尤其是故障发生后能记录现象、参与排查，为论文的撰写积累了丰富的第一手资料。在论文撰写过程中，校内老师指导了论文的框架，格式，表达方法；企业指导老师提供了详细的生产线的技术资料，帮助学生阅读理解，指导了论文所涉及的具体故障现象描述、排查过程、实际操作的注意事项。最终这篇论文被企业存档，作为KW线操作岗位的工作手册，供新员工学习参考，降低了KW线的故障率，保证了其正常运行，给企业带来了一定的经济效益。最终蔡同学的毕业设计获得了优秀的好成绩，结合在毕业设计期间表现出的能力，顺利地被企业留用，并作为基层管理者进行重点培养。其他同学的毕业设计题目，如：“KW线克莱斯曼机械手的常见故障排除和日常维护”、“带锯床锯带常见故障的分析”、“砂型4G33T的手工制作”、“490机体砂芯的制造”、“铸造480机体时湿型砂性能的控制”、“M710离合器壳体铸造的新工艺制定”、“QL2E型双工位抛丸清理机鼠笼维修焊接工艺制定”、“常柴0.6t铁水包减速箱箱体的机械加工”等，均来自生产一线，“真题真做”避免了雷同与抄袭现象。学生与老师的积极性都很高，能主动地相互沟通讨论。最终学生们都能根据毕业设计智能管理系统的进度要求，高质量地完成毕业设计任务，通过了实践应用的检验，获得了公司技术人员与学校老师的一致好评，都取得良好以上的成绩。实习结束后，共有9名同学在常柴股份有限公司实现了就业。其他13名同学带着自己的顶岗实结与毕业论文，参加招聘会受到了相关企业的欢迎，大大提高了应聘的成功率。

三、改革实践的分析与反思

1.毕业设计的选题高职学生顶岗实习一般是一线的没有太多技术含量的重复性劳动操作岗，但是真正有意义的课题正是来源于生产一线，从“常柴班”同学的选题来看，只要认真实习，勤于思考，就一定能找到有价值的研究课题。此外，毕业设计的类型不应拘泥于形式，只要是来自工厂一线，无论是设计、制造、工艺、仿真、模拟、实验、装配、设备维护、液压气动、PLC自动化控制、调查报告等，能解决实际生产中的问题，或者总结出经验，都可以作为机械类专业的毕业设计题目。其他自主选择顶岗实习的学生，毕业设计的课题也应来自生产一线，与实际生产相结合。因接本或其他原因没有去企业实习的同学，所做课题可来自教师的科研课题或是其他同学企业课题的子课题。毕业设计只有做真题，才能培养学生综合运用知识的能力，提高学生解决实际问题的工作能力和技能，充分挖掘学生创新潜能。2.毕业设计合作指导协议的签订目前订单班的培养都有协议、有经费、有计划，完成毕业设计有较好的保障。但是，其他双向选择的同学与企业之间签订的顶岗实习协议，关于毕业设计的责任与要求，往往不具体甚至没有，就是一个简单的用工合同。学生完全受制于企业，处于非常被动的地位。因此，哪怕是企业里只有我们的一个学生，学校也应该关心学生与企业签订的协议，要尽量取得企业的支持与理解，要明确规定或要求企业在毕业设计中承担的责任与履行的义务，如安排企业指导老师、提供相关技术资料等，以维护学生的权益，帮助学生完成毕业设计。3.毕业设计管理系统的使用有了来自生产一线、同学们身边熟悉的、与工作相关的课题；有了企业指导老师的参与指导；按计划进度完成毕业设计就有了保证。毕业设计智能管理系统在其中也将扮演非常重要的角色，让学生、学校和企业的指导老师三者之间能及时高效地沟通[2]，解决调查中出现的学生不主动与指导老师联系、部分学校指导老师所学专业与学生课题不对口的问题。4.毕业设计的管理与指导为了便于毕业设计工作的管理，应大力建设学校周边的校外实习基地，统一、相对集中地安排学生顶岗实习，减少学生私自联系实习单位，尽量保证同一个企业实习的学生数在5人以上，便于指导老师上企业一线集中指导。应完善毕业设计全程指导体系。在平时的教学中注意培养学生的文献检索、论文写作能力；离校前开设相关的讲座与专题报告，让学生了解毕业设计的目的、内容与全过程；毕业设计期间聘请企业指导老师，帮助学生选题与完成课题任务；学校指导老师主要负责论文写作辅导与综合管理。

四、结束语

第8篇：机械手设计论文范文

【关键词】S7-200PLC；PID；温度控制

一、引言

自动过程控制系统是指将被控量为温度、压力、流量、成份等类型的过程变量保持在理想的运行值的系统。过程实际上是动态的。变化总是会出现，此时如果不采取相应的措施，那些与安全、产品质量和生产率有关的重要变量就不能满足设计要求[1]。PID控制是过程控制领域中应用最普遍的控制规律。在一个实际的PID控制系统中， PID控制的实现是通过改变调节器参数来完成的。参数设置的合理，温度控制就能达到既快又稳的效果；反之，就达不到所需温控精度[2]。因此，对不同的应用场合，如何选择PID 参数深受人们重视。

二、PID温度控制系统

本温度控制系统的给定值（目标值）可以预先设定后直接输入到回路中；过程变量由在受热体中的Pt100测量并经温度变送器给出，为单极性电压模拟量；输出值是送至加热器的电压，其允许变化范围为最大值的0% 至100%。

欲使受热体维持一定的温度，则需一风扇不断给其降温。这就需要同时有一加热器以不同加热量给受热体加热，这样才能保证受热体温度恒定。

面板中的Pt100为热电偶，用来监测受热体的温度，并将采集到的温度信号送入变送器，再由变送器输出单极性模拟电压信号，到模拟量模块，经内部运算处理后，输出模拟量电流信号到调压模块输入端，调压模块根据输入电流的大小，改变输出电压的大小，并送至加热器。为了使温度变送器正常工作，还要对其参数进行设置。在基本状态下按键并保持约2秒钟，即进入参数设置状态。在参数设置状态下按键，仪表将依次显示各参数，例如上限报警值HIAL、参数锁Loc等等，对于配置好并锁上参数锁的仪表，只出现操作工需要用到的参数。用、、等键可修改参数值，按键并保持不放，可返回显示上一参数。先按键不放接着再按键可退出设置参数状态。如果没有按键操作，约30秒钟后会自动退出设置参数状态。需要设定的参数有 CTRL=0 ，SN=21，DIL=000.0 ，DIH=100.0 ，DIP=1。

图1 温度控制系统

三、基于S7-200?PLC的PID控制

S7-200?PLC是西门子公司的可编程控制器，这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制要求，由于具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200?PLC可以满足小规模的控制要求。此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的是适用性[3]。

S7-200?PLC包括一个单独的CPU，或者带有各种各样的可选扩展模块。S7-200?CPU模块包括一个中央处理单元（CPU）、电源以及数字量I/O点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序和存储数据，以便对工业自动化控制任务或过程进行控制；输入和输出是系统的控制点；输入部分从现场设备中采集信号，输出部分则控制泵、电机、以及控也过程中的其他设备；电源向CPU?及其所连接的任何设备提供电力[4]。温度控制系统I/O分配如表1所示。

四、结束语

本文介绍了西门子S7-200 PLC在温度PID控制中的设计与应用。经过现场调试表明，本系统具有可靠性高， 监控方便等优点。由于PLC在工业领域使用的普遍性，该系统有很大的使用范围。

参考文献：

[1]金以慧.过程控制.北京：清华大学出版社，1993.

[2] K.J.奥斯特隆姆，著.自适应控制.李清泉，译.北京：科学出版社，1992.

[3]孙德敏，曹术华.基于Bang-Bang的PID 参数自整定算法及其应用.化工自动化及仪表，1987（5）.

[4]郝海青. 串联关节式机械手的控制系统分析与设计. 万方数据库硕博士论文， 2002.

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第9篇：机械手设计论文范文

论文摘要：数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程，一旦查明了原因，故障也就几乎等于排除了。因此故障分析诊断的方法十分重要。

一、故障的调查与分析

这是排故的第一阶段，是非常关键的阶段，主要应作好下列工作：

1、询问调查在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场故障状态，不做任何处理，这样有利于迅速精确地分析故障原因。

2、现场检查到达现场后，首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性，从而核实初步判断的准确度。由于操作者的水平，对故障状况描述不清甚至完全不准确的情况不乏其例，因此到现场后仍然不要急于动手处理，重新仔细调查各种情况，以免破坏了现场，使排故增加难度。

3、故障分析根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型，从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的，所以一般情况下，对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书，可以列出产生该故障的多种可能的原因。

4、确定原因对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因，这时对维修人员是一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。

5、排故准备有的故障的排除方法可能很简单，有些故障则往往较复杂，需要做一系列的准备工作，例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。

下面把电气故障的常用诊断方法综列于下。

(1)直观检查法这是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的检查。

①询问向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果，并且在整个分析判断过程中可能要多次询问。

②目视总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态(例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等)，各电控装置(如数控系统、温控装置、装置等)有无报警指示，局部查看有无保险烧煅，元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落，各操作元件位置正确与否等等。

(2)仪器检查法使用常规电工仪表，对各组交、直流电源电压，对相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源情况，及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量，用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无，用PLC编程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

(3)信号与报警指示分析法

①硬件报警指示这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。

②软件报警指示如前所述的系统软件、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示，依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。

(4)接口状态检查法现代数控系统多将PLC集成于其中，而CNC与PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的，这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示，有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示，而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。

(5)参数调整法数控系统、PLC及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与具体机床相匹配，而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此，任何参数的变化(尤其是模拟量参数)甚至丢失都是不允许的；而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。此类故障多指故障分类一节中后一类故障，需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。

(6)备件置换法当故障分析结果集中于某一印制电路板上时，由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困难的，为了缩短停机时间，在有相同备件的条件下可以先将备件换上，然后再去检查修复故障板。

鉴于以上条件，在拔出旧板更换新板之前一定要先仔细阅读相关资料，弄懂要求和操作步骤之后再动手，以免造成更大的故障。

(7)交叉换位法当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的情况下，可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查，例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意，不仅硬件接线的正确交换，还要将一系列相应的参数交换，否则不仅达不到目的，反而会产生新的故障造成思维的混乱，一定要事先考虑周全，设计好软、硬件交换方案，准确无误再行交换检查。

(8)特殊处理法当今的数控系统已进入PC基、开放化的发展阶段，其中软件含量越来越丰富，有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件，由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题，会使得有些故障状态无从分析，例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理，比如整机断电，稍作停顿后再开机，有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。

二、电气维修与故障的排除

电气故障的分析过程也就是故障的排除过程，因此电气故障的一些常用排除方法在上一节的分析方法中已综合介绍过了，本节则列举几个常见电气故障做一简要介绍，供维修者参考。

1、电源电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足，电网质量高，因此其电气系统的电源设计考虑较少，这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略显不足，再加上某些人为的因素，难免出现由电源而引起的故障。

2、数控系统位置环故障

①位置环报警。可能是位置测量回路开路；测量元件损坏；位置控制建立的接口信号不存在等。

②坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大；位置环或速度环接成正反馈；反馈接线开路；测量元件损坏。

3、机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点；编码器损坏或接线开路；光栅零点标记移位；回零减速开关失灵。