機械手論文精選(九篇)

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第1篇：機械手論文范文

東道國企業(yè)的吸收能力影響FDI技術外溢的效果，這已得到諸多學者的普遍認可。Borenszteinetal的研究表明：單純的FDI流入并不直接導致技術外溢效應，F(xiàn)DI是否能促進東道國經(jīng)濟的技術進步，從而最終推動經(jīng)濟增長還取決于東道國的吸收能力如何。Borenszteinetal首次運用人力資本作為吸收能力的指標將東道國的吸收能力具體量化，其研究結果表明FDI與東道國的人力資本相結合對經(jīng)濟增長起到了明顯的推動作用；進一步的研究還發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)DI的技術外溢作用存在“臨界水平”，即只有當東道國人力資本存量足夠豐裕時，東道國才能吸收FDI的技術外溢。Olfsdotter（1998）認為除了東道國的人力資本存量之外，經(jīng)濟開放度、政府政策、人口增長率、基礎設施狀況乃至行政效率、知識產(chǎn)權保護度等因素同樣起著重要作用。Alfaroetal（2000）則認為東道國的金融市場效率是影響其吸收能力的關鍵因素。Markusen&Vanables（1998）用具有技術優(yōu)勢的外資企業(yè)與東道國內(nèi)部門的鏈接效應（LinkageEffect）來考察東道國的吸收能力。Kinoshita（2000）將研發(fā)的作用分為兩部分：一是研發(fā)的創(chuàng)新作用；二是研發(fā)的學習效應，即東道國國內(nèi)研發(fā)的增加將提高國內(nèi)企業(yè)對FDI技術的吸收效果。

我國學者賴明勇、包群、陽小曉（2002）通過實證研究表明在影響我國外商直接投資的眾多因素中，人力資本存量起到至關重要的作用，我國人力資本存量的豐裕度決定了對FDI的技術擴散效應的吸收程度。張斌盛、唐海燕（2006）選取留學回國率和外資就業(yè)率作為人力資本流量的指標，與傳統(tǒng)的人力資本存量指標一起納入模型進行回歸和比較分析，結果表明，F(xiàn)DI和人力資本相結合與經(jīng)濟增長呈顯著正相關，尤其是留學回國率以及外資就業(yè)率與FDI的結合，其正效應更為顯著。

2我國機械工業(yè)吸收能力對FDI技術外溢的制約分析

（1）我國機械工業(yè)研發(fā)經(jīng)費不足,技術基礎薄弱，制約了對FDI技術外溢的吸收。國際上一般認為,研發(fā)經(jīng)費支出占銷售額的比重達2%時,企業(yè)才可能維持生存,而達到5%時才有競爭力。比較而言,我國機械工業(yè)行業(yè)許多內(nèi)資企業(yè)還未達到2%的水平，與跨國公司存在巨大差距。研發(fā)投入是技術創(chuàng)新優(yōu)勢的來源,也會影響到外商投資企業(yè)與國內(nèi)供應商之間建立關聯(lián)而產(chǎn)生的技術外溢效應的大小。我國企業(yè)要想提高自身技術吸收能力，還需要進行較大的投資，這只有一些大型企業(yè)才能做到。而我國機械工業(yè)中盡管有些國有企業(yè)規(guī)模很大，但是，真正能夠在國際上具有很強競爭力的企業(yè)還屈指可數(shù)。目前我國機械工業(yè)多數(shù)企業(yè)經(jīng)營規(guī)模小，未能形成一批占有較大市場份額、具有國際競爭力的大企業(yè)和企業(yè)集團，也未能形成一大批專業(yè)化協(xié)作配套廠。而且生產(chǎn)的產(chǎn)品品種少，技術含量低，質(zhì)量不穩(wěn)定。如我國國產(chǎn)金屬切削機床中，數(shù)控機床僅占2.8%，而日本1987年已達30%，德國1990年達54%。我國一些機械產(chǎn)品的質(zhì)量標準總體上低于發(fā)達國家，國家標準與國際標準存在差距；高新技術產(chǎn)品、機械基礎產(chǎn)品和重大技術裝備成套供應能力不能滿足市場需求，長期依賴進口；中低檔機械產(chǎn)品出現(xiàn)結構性過剩，積壓嚴重。由于我國機械工業(yè)中間產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模一般都較小，在所生產(chǎn)的中間產(chǎn)品的性能、質(zhì)量穩(wěn)定性和多樣性等方面與跨國公司的要求相比存在著較大差距，導致跨國公司難以與之建立起后向聯(lián)系。而且我國企業(yè)在技術及管理水平上與跨國公司的差距大，雙方難以建立平等的合作伙伴關系，跨國公司覺得培植當?shù)毓痰某杀咎?，從而選擇國外進口中間產(chǎn)品。而跨國公司如果與我國企業(yè)之間的聯(lián)系微弱，其中間產(chǎn)品來源于國外，產(chǎn)品在國際市場上銷售，子公司的經(jīng)濟活動只是充當了一個組裝中心的功能，那么就很難對我國經(jīng)濟產(chǎn)生技術溢出。

（2）我國機械工業(yè)人力資本水平低對FDI技術外溢吸收的制約。由中國機械工業(yè)聯(lián)合會、中國機械冶金建材工會組成聯(lián)合調(diào)查組于2005年的一項調(diào)查表明：目前我國機械行業(yè)高級技工所占比例小且年齡結構老化。據(jù)對87家機械行業(yè)國有大中型企業(yè)調(diào)查統(tǒng)計，生產(chǎn)工人中，高級技師和技師、高級工、中級工、初級工、無等級工分別占工人總數(shù)的2.26%、13.54%、31.77%、34.34%和18.09%。87家企業(yè)中，中級工、初級工、無等級工所占比例達84.2%。這與工業(yè)發(fā)達國家高級技工占40%的比例相差甚遠。從調(diào)查情況看，高技能人才奇缺，后繼無人嚴重。以調(diào)查的企業(yè)數(shù)據(jù)為例，高級技師僅占工人總數(shù)的0.26%，技師占2%。而且近70%的中級工、初級工（不含無等級工）只有中等以下文化程度，這種素質(zhì)狀況遠不能適應高、新、精設備對操作工的需要。高級人才、技術人員的匱乏必然會影響到外資企業(yè)對我國機械工業(yè)的技術轉(zhuǎn)移和擴散?？鐕咀庸拘枰跂|道國雇傭熟練勞動力和高素質(zhì)的管理人員，如果當?shù)貏趧恿λ刭|(zhì)與跨國公司的要求存在著較大的差距，就會加大跨國公司的進入成本。因此，由于人力資本的限制，我國難以吸引資本技術密集型的跨國公司進入，同時也不能有效吸收跨國公司擴散的技術。（3）政策、體制不完善也影響到FDI對我國機械工業(yè)技術外溢的大小。這主要表現(xiàn)在以下幾方面：第一，我國科技體制改革不到位。我國機械工業(yè)比較分散，開發(fā)能力建設上過多注重行業(yè)研究所研究能力的提高，每個產(chǎn)品都有歸口研究所，產(chǎn)品開發(fā)主要依靠研究所，而沒有重點把產(chǎn)品開發(fā)能力放在企業(yè)進行。同時，對于大量尚不具備建立開發(fā)中心能力的中、小企業(yè)，政府未能充分利用科研院所力量，為其提供技術支持，建立起技術開發(fā)支撐體系。在這種背景下，希望提高技術水平從而進入跨國公司全球分工體系的企業(yè)既得不到科技資源，也難覓技術支持和幫助，外資企業(yè)在國內(nèi)市場遭遇不到有力的競爭。這樣，技術外溢既缺乏有效的利益激勵，也缺乏有力的競爭促進，技術外溢的步伐就會相應放慢。第二，通過FDI引進技術的管理體制上還不完善。未能很好地組織各設計、制造、施工、使用等單位和產(chǎn)、學、研各方面力量進行協(xié)同攻關，加之缺乏支持機械裝備國產(chǎn)化的激勵政策，致使許多引進項目消化吸收緩慢，國產(chǎn)化程度低，發(fā)揮作用有限。就已引進的技術看，從圖紙資料的翻譯、轉(zhuǎn)移到投入批量生產(chǎn)，一般要用三年以上時間，大型復雜裝備的消化周期還要拉長。第三，勞動力市場不完善。人員流動是產(chǎn)生FDI技術外溢的重要途徑。在跨國公司的高薪誘導下，大批國有企業(yè)技術人員流向外資企業(yè)，卻很少看到外資企業(yè)的管理人員與技術人員回流到國有企業(yè)。在人才流動方面，主要是在外資企業(yè)之間流動。人員流動帶來技術溢出也包括跨國公司的管理和技術人員離開跨國公司后自己創(chuàng)業(yè)。這需要國內(nèi)存在較為健全、完善的金融與資本市場，但從現(xiàn)在的情況看個人創(chuàng)業(yè)的困難較大，特別在融資渠道方面還不夠通暢，貸款擔保風險投資基金業(yè)的發(fā)展尚顯不足。第四，知識產(chǎn)權保護制度不完善。知識產(chǎn)權保護不力，使得外資企業(yè)更加注重對技術的嚴格保密，也不能更有效地發(fā)揮我國機械工業(yè)企業(yè)在技術上自主創(chuàng)新的積極性。據(jù)機械工業(yè)聯(lián)合會的統(tǒng)計，目前工業(yè)發(fā)達國家的新產(chǎn)品貢獻率52%，我國僅為5.9%。具有自主知識產(chǎn)權核心技術的產(chǎn)品少，克隆產(chǎn)品較多。這樣的結果除了自主創(chuàng)新能力削弱之外，還容易遭到侵權指控。即使出現(xiàn)了自行研制的技術，也很容易被指責為“剽竊”。中國不久前自行研制的“CM1海豚”磁懸浮列車還沒有試運行，就被德國一些媒體和企業(yè)指責為“抄襲了德國磁懸浮技術”。

3提高技術吸收能力促進FDI技術外溢效應的對策

首先，加強機械工業(yè)人才隊伍的建設。結合行業(yè)和企業(yè)的發(fā)展實際，積極支持和指導企業(yè)對各類人才隊伍的建設工作，特別是要充分利用現(xiàn)有資源，加強對各工種崗位技能工人的培養(yǎng)，通過繼續(xù)教育、技術比武、職業(yè)培訓、技能鑒定等多種方式，加快提高技能工人隊伍的整體素質(zhì)。此外還應建立有效的激勵機制，充分發(fā)揮技術人才的創(chuàng)造性與積極性。確實落實國家有關技術入股、技術參與分配的政策，鼓勵有真才實學的技術人才開發(fā)新技術、新產(chǎn)品，或應用高新技術提高傳統(tǒng)機械產(chǎn)品的技術水平。

其次，努力推進技術創(chuàng)新和“產(chǎn)學研”相結合，建立和完善以企業(yè)為主體的社會技術創(chuàng)新機制。我國機械工業(yè)企業(yè)要充分利用已掌握的自主知識產(chǎn)權，加強與國內(nèi)外科研單位和企業(yè)合作，充分利用并整合國際國內(nèi)先進技術，擴大市場占有份額。按照市場經(jīng)濟規(guī)律，利用產(chǎn)業(yè)集群的載體，以企業(yè)為主體，以高校和工業(yè)研究院等科研院所為依托，促進產(chǎn)學研緊密結合，加快對機械行業(yè)亟待解決的科技問題、重點項目的研究和重點產(chǎn)品的技術升級、以及產(chǎn)品前沿性的研究和攻關，形成三者互相合作、合理分配和利用資源、研發(fā)成果共享的創(chuàng)新局面。這樣不但會使創(chuàng)新能力增強，而且還可以加快新技術的擴散，可以使機械工業(yè)生產(chǎn)力總體水平在較短時期內(nèi)迅速提高。

再次，增加我國企業(yè)研發(fā)投入。要解決研發(fā)資金不足的問題，首先應轉(zhuǎn)換企業(yè)經(jīng)營機制,使企業(yè)在市場競爭中不斷提高自身實力。只有實力提高了,才有更多的資金投入到研發(fā)活動中。同時,政府也應有輔助投資并且給予相應的鼓勵政策。在有關機械工業(yè)的科技計劃中，增加創(chuàng)新技術研發(fā)的比重以及重大技術機械裝備國產(chǎn)化專項基金的預算。在原行業(yè)技術發(fā)展基金的基礎上，可重組成立國家產(chǎn)業(yè)技術基金，重點用于支持共性、基礎性、關鍵性和競爭技術的研發(fā)。另外，要健全、完善金融市場,為國內(nèi)企業(yè)提供良好的融資渠道。尤其是要大力發(fā)展科技信貸業(yè)務,擴大金融機構對企業(yè)的科技投入。

摘要：東道國企業(yè)的技術吸收能力是影響FDI技術外溢的重要因素，主要分析我國機械工業(yè)在人力資本、技術基礎等方面的技術吸收能力對FDI技術外溢的制約情況，提出增強技術吸收能力、促進我國機械工業(yè)FDI技術外溢的對策建議。

關鍵詞：FDI；技術吸收能力；技術外溢；機械工業(yè)

參考文獻

［1］賴明勇，包群，陽小曉.我國外商直接投資吸收能力研究［J］.南開經(jīng)濟研究,2002,（3）：45-50.

第2篇：機械手論文范文

關鍵詞：玉米；機械化；收獲；問題

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170133061

1 玉米機械化收獲中存在的問題

玉米機械化設備滯后、售后服務跟不上。就目前冀州區(qū)情況而言，截止到2016年9月底，我區(qū)玉米收割機保有量750臺，除福田雷沃三行、四行摘穗剝皮玉米收割機外，還存在300多臺君峰、冀新牌二行摘穗玉米收割機需要淘汰。再就是，作業(yè)故障率高，維修是個難題，沒有專業(yè)的維修網(wǎng)點，配件難找，通用性差，很多機械不兼容，更缺乏R滴修技術人員；機械設備投資周期長。當前，玉米機械的設備的價格仍然較高，遠超出了農(nóng)民的購買能力范圍。另外，由于不同區(qū)域的玉米種植模式各有不同，無法進行統(tǒng)一的跨區(qū)作業(yè)；政府支持力度不足。政府支持力度不足是影響玉米機械化收獲規(guī)模進一步擴大的關鍵因素。

2 解決玉米機械化收獲問題的對策

2.1 加大機械化設備的研發(fā)力度、完善售后服務

只有加快玉米機械化收獲設備的更新和完善，盡快提高玉米機械化收獲技術水平，才能提升玉米的收獲效率。而加大玉米機械化設備的研發(fā)力度是保證玉米機械化收獲設備更新?lián)Q代、升級優(yōu)化的關鍵。鑒于此，應當加大對玉米機械化收獲設備的研發(fā)，結合實際氣候環(huán)境、地理因素，研發(fā)出多功能、實用性強的玉米機械化收獲設備。

在研發(fā)玉米機械化設備時應當重視以提高設備工作效率為基本準則，不斷改良設備材質(zhì)，并延長設備的使用期限；應當重視培養(yǎng)專業(yè)的使用人才，以便玉米機械化設備能夠在農(nóng)民中推廣開來；應當重視借鑒其它地區(qū)的先進技術和經(jīng)驗，并結合衡水市實際情況，加快衡水市玉米機械化設備的更新?lián)Q代。如應當從3個方面綜合考慮玉米機械化收獲設備的研發(fā)：要重視改良收獲機性能，降低籽粒破損率；應針對衡水市新型的農(nóng)業(yè)種植技術，套作、移栽等；重視玉米機械化收獲設備的質(zhì)量。目前，我國研發(fā)玉米收獲機的單位不在少數(shù)，其技術水平、機型特點，存在著很大的差異。為了適應衡水市玉米機械化設備的發(fā)展，政府應當帶頭組織技術團隊及經(jīng)銷商進行玉米收獲機的調(diào)研引進。

進一步完善售后服務網(wǎng)點，配備專業(yè)的維修人員，解決機械配件供應。 農(nóng)機維修是季節(jié)性修理，經(jīng)銷商應培養(yǎng)一批技術工人，農(nóng)忙時下鄉(xiāng)駐點服務。做到隨叫隨到。生產(chǎn)廠家也應定期派出技術人員集中進行農(nóng)機保養(yǎng)、維修。政府也應加大扶持農(nóng)機合作社機庫建設，成立區(qū)域性的農(nóng)機專業(yè)合作社機庫和農(nóng)機維修網(wǎng)點，為農(nóng)機維修和人員培訓提供很好的平臺。

2.2 完善農(nóng)機與農(nóng)藝配套

隨著衡水市農(nóng)業(yè)種植技術的發(fā)展，玉米的種植方式也在不斷的改變。也正因為如此，農(nóng)機與農(nóng)藝的不配套成為玉米機械化發(fā)展的一個重要影響因素。為此，衡水市應當采取轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的收獲理念，使玉米收獲機械為玉米產(chǎn)業(yè)的增產(chǎn)增收、優(yōu)質(zhì)低耗安全服務。另外，還應當重視玉米標準化的種植，逐漸實現(xiàn)統(tǒng)一的玉米標準化生產(chǎn)。尤其是加大優(yōu)良品種的選擇和種植技術的發(fā)展。這樣不僅能節(jié)約農(nóng)機購買成本，還能大大提高玉米收獲機械的生產(chǎn)效率。如可以從8個方面實現(xiàn)農(nóng)機與農(nóng)藝的配套，選用優(yōu)良品種包衣種子：選擇耐密、抗倒、耐陰雨寡照，高產(chǎn)潛力大，產(chǎn)性好的優(yōu)良品種；科學播種：搶時、滅茬、寬窄行、測土配方、3位施肥或條深松免耕多層施肥、密植播種；葉面施肥：當玉米長到3～5葉時，及時噴灑途保康和愛沃富葉面肥；統(tǒng)一除草、防病害；化控防倒：可以選擇在六葉一心時統(tǒng)一噴灑玉黃金控旺藥劑，每667m2用玉黃金1500倍液，噴灑30kg；人工輔助授粉：在剛抽雄時2人分別站到畦背上用竹竿拉繩子對玉米進行人工輔助授粉，以增加穗粒數(shù)，防止玉米禿尖；適時晚收；全程機械化：播種、澆水、施肥、統(tǒng)防統(tǒng)治、收獲都實行機械化，減少人工投入，降低種植成本，提高種植效益。

2.3 政府應加大扶持力度

政府的扶持力度是保證玉米機械化收獲迅速發(fā)展的關鍵。政府應當重視從技術、經(jīng)濟、政策等多個方面，加大對農(nóng)民使用玉米機械化收獲設備的扶持力度，從而營造出良好的機械化玉米收獲氛圍，充分調(diào)動農(nóng)民使用玉米機械化收獲的積極性。

政府應當加大對農(nóng)民的補貼，并重點加強技術培訓；還應當完善服務體系，為農(nóng)民提供完善的技術服務。積極引進農(nóng)業(yè)部建立的“補貼政策拉動、農(nóng)機農(nóng)藝互動、社會服務促動、梯度推進帶動”的發(fā)展機制。積極指導農(nóng)機服務組織開展訂單作業(yè)，提高玉米機收的組織化程度，擴大玉米機收市場規(guī)模，保障作業(yè)質(zhì)量。

第3篇：機械手論文范文

關鍵詞：氣動機械手，結構優(yōu)化，結構設計

前 言：

氣動機械手能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。氣動機械手具有結構簡單、重量輕、動作迅速、可靠、節(jié)能、不污染環(huán)境、可實現(xiàn)無級調(diào)速、易實現(xiàn)過載保護等優(yōu)點，特別適用于汽車制造業(yè)、食品和藥品包裝行業(yè)、化工行業(yè)、精密儀器制造業(yè)和軍事工業(yè)等。

在現(xiàn)代工業(yè)技術應用的氣動機械手能夠?qū)崿F(xiàn)4個自由度的運動，其各自的自由度的驅(qū)動全部由氣動肌肉來實現(xiàn)。最前端的氣爪抓取物品，通過氣動肌肉的驅(qū)動實現(xiàn)各自關節(jié)的轉(zhuǎn)動，使物品在空間上運動，根據(jù)合理的控制，最終實現(xiàn)機械手的動作要求。氣動機械手回轉(zhuǎn)臂的設計主要是選擇合適的控制閥，設計合理的氣動控制回路，通過控制和調(diào)節(jié)各個氣缸壓縮空氣的壓力、流量和方向來使氣動執(zhí)行機構獲得必要的力、動作速度和改變運動方向，并按規(guī)定的程序工作。

1.氣動機械手的原理

氣壓傳動機械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構運動的機械手。它巧妙地應用力的平衡原理，使操作者對重物進行相應的位移，就可在空間內(nèi)平衡移動定位負荷。重物在提升或下降時形成浮動狀態(tài)，靠氣路實現(xiàn)微重力的物料位移，操作力受工件重量影響。無需熟練的點動操作，操作者用手推拉重物，就可以把重物正確地放到空間中的任何位置，或者通過操作臺控制工件的位移可完成以下動作：送料、預夾緊、手臂上升、手臂旋轉(zhuǎn)、小臂伸長、手腕旋轉(zhuǎn)。

圖1：氣動機械手系統(tǒng)工作原理圖

氣壓傳動機械手的優(yōu)點：（1）不用增速機構就能獲得較高的運動速度，這是簡易機械手的一項主要性能，其可適應各種快速自動搬運的工作。（2）能源方便，工廠都有壓縮工作站。（3）空氣泄漏基本無害。（4）適應易爆、易燃等惡劣環(huán)境。

（5）結構、保養(yǎng)都簡單，成本低。（6）可將直線風缸和擺動風缸做成手臂的一部分，結構簡單，剛性好。

2.氣動機械手的主要部件和設計要求

根據(jù)模塊化設計思想，機械手的各模塊化機構分別為：立柱、手臂、小臂、手腕和手爪幾個部分。論文選擇圓柱坐標式機械手，木設計的機械手具有3個自由度：手臂伸縮；機身回轉(zhuǎn)；機身升降。木設計的機械手主要由3個大部件和3個氣缸組成：手部，采用一個氣爪，通過機構運動實現(xiàn)手爪的運動。臂部，采用直線缸來實現(xiàn)手臂的伸縮。機身，采用一個直線缸和一個回轉(zhuǎn)缸來實現(xiàn)手臂升降和回轉(zhuǎn)。

機械手的手部是機械手上承擔抓取工件的機構，由于被抓取物件（炮彈）的形狀近似于圓臺，所以，其手爪采用特殊的V字型結構，即手爪的內(nèi)表而設計成與圓臺斜度相同的斜而，即保證了抓取的穩(wěn)定又不會因“線接觸”而影響炮彈的表而質(zhì)量。通過對平衡氣缸內(nèi)空氣壓力快速精確的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對某一重量范圍內(nèi)工件的實時平衡狀態(tài)。機械手可選擇定制功能：平衡系統(tǒng)；垂直提升；負載平衡。設備回轉(zhuǎn)關節(jié)設置剎車系統(tǒng)，可在任意所需要的位置剎車，使機械手可以長期或定期保持需要的狀態(tài)。翻轉(zhuǎn)90度、翻轉(zhuǎn)180度和翻轉(zhuǎn)任意角度（MAX270°）；斷氣保護：設備被意外斷氣時，設備上的儲氣罐裝置可保證工人正常完成一個循環(huán)工作，然后進入剎車狀態(tài)指不功能：負載指示、到位指示。誤操作保護功能：工件在懸空時不可被釋放。人性化操作手柄：控制按鈕和人性化防滑手柄集成一體，讓操作人更便捷操縱機體。工件表面保護：夾具接觸工件部位裝置保護物件，保證工件表而不會被刮傷。高效率工作：夾具設置抓取導向，讓工件的拾取更高效。

控制系統(tǒng)可根據(jù)動作的要求，設計采用數(shù)字順序控制。它首先要編制程序加以存儲，然后再根據(jù)規(guī)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(zhuǎn)鼓、穿孔帶內(nèi)；位置信息存儲于時間繼電器、定速回轉(zhuǎn)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(nèi)，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(xù)控制的情況下使用。

3.機械手回轉(zhuǎn)臂的結構優(yōu)化措施

為防止手臂沿伸縮方向軸線轉(zhuǎn)動、加大承載能力，以及提高運動精度，必須設有導向裝置。伸縮手臂的導向裝置需根據(jù)伸縮手臂的安裝形式、結構及負荷等條件來確定。用的有單導向桿和雙導向桿。在氣動伺服系統(tǒng)中要實現(xiàn)高精度定位比較困難，將旋轉(zhuǎn)氣缸安裝在底板上，實現(xiàn)機械手的回轉(zhuǎn)運動，使機械手向左或向右擺動。機械手末端執(zhí)行器的水平伸縮運動和豎直升降運動各由一個氣缸控制，即以最簡單的形式，在完全伸出和回縮位置之間進行切換。

第4篇：機械手論文范文

關鍵詞:機械臂;總體坐標系;附體坐標系;變換矩陣

中圖分類號: TP241.2 文獻標識碼:A 文章編號:1674-0432(2010)-10-0120-1

四自由度采摘機械臂可以看成是由一系列通過活動聯(lián)接連接起來的桿件組成的。

1 三維空間中的附體坐標系和總體坐標系

為了便于處理機械臂復雜的幾何參數(shù),機械臂各桿件的運動可在總體坐標系中描述,在每個桿件處建立一個附體坐標系。運動學問題便歸結為尋求聯(lián)系附體坐標系和總體坐標系的變換矩陣。如圖1所示,參考坐標系Oxyz是三維空間中的固定坐標系,在機械臂運動學中將其作為總體坐標系,把Ouvω看成是附體坐標系。

圖1 總體坐標系和附體坐標系

2 建立附體坐標系和總體坐標系的規(guī)則

Denavit和Hatenberg(1955)提出了一種為關節(jié)鏈中的每一桿件建立附體坐標系的D-H矩陣方法。對于每個桿件來說,在關節(jié)軸處可建立一個正規(guī)的笛卡兒坐標系(xi,yi,zi),i=1,2,3,4,再加上機座坐標系。建立在關節(jié)i+1處的坐標(xi,yi,zi)是固聯(lián)在桿件i上的。當關節(jié)驅(qū)動器推動關節(jié)i時,桿件i將相對于桿件i-1運動。機座坐標定義為第0號坐標(x0,y0,z0),它也是機械臂的慣性坐標系。確定和建立每個坐標系應根據(jù)下面3條規(guī)則:

(1)zi-1軸沿著第i關節(jié)的運動軸;

(2)xi軸垂直于zi-1軸和zi軸并指向離開zi-1軸的方向;

(3)yi軸按右手坐標系的要求建立。

按照這些規(guī)則,第0號坐標系在機座上的位置和方向可任選,只要z0軸沿著第1關節(jié)的運動軸運動。

3 四自由度采摘機械臂坐標系的關系參數(shù)

根據(jù)上述坐標系的定義,描述四自由度采摘機械臂相鄰坐標系之間的關系可歸結為如下4個參數(shù):

θi 繞zi-1軸(右手規(guī)則)由xi-1軸向xi軸的關節(jié)角;

di 從第i-1坐標系的原點到zi-1軸和xi軸的交點沿zi-1軸的距離;

ai 從zi-1軸和xi的交點到第i坐標系原點沿xi軸的偏置距離;

αi 繞xi軸(右手規(guī)則)由zi-1軸轉(zhuǎn)向zi軸的偏角。

對于四自由度采摘機械臂來說,di,ai,αi是關節(jié)參數(shù),θi是關節(jié)變量。根據(jù)上述三條規(guī)則以及各參數(shù)的解釋,可以求得四自由度采摘機械臂的四個參數(shù),結果見表1。

4 循環(huán)法建立坐標系

除了上述D-H矩陣方法以外,也可以通過以下6個步驟為四自由度采摘機械臂建立一組相容的標準正交坐標系。

(1)建立機座坐標系。在機座上建立右手正交坐標系(x0,y0,z0),使z0軸沿關節(jié)1的運動軸,x0和y0軸與z0垂直,但方向可任選;

(2)初始化和循環(huán)。對每一個i,i=1,2,3,完成步驟(3)至(6);

(3)建立關節(jié)軸。把zi軸與關節(jié)i+1的轉(zhuǎn)動軸對準;

(4)建立第i個坐標系的原點。將第i個坐標系的原點放在zi和zi-1軸的交點處,或放在它們的公垂線與zi軸的交點處;

(5)建立xi軸。使xi=±(zi-1×zi)/||xi=±(zi-1×zi)/||,如果zi-1與zi平行,就使xi沿它們的公垂線;

(6)建立yi軸。令yi=±(zi×xi)/||zi×xi||,使(xi,yi,zi)成為右手坐標系。建立好的坐標系如圖2所示。

圖2 四自由度采摘機械臂連桿坐標系

參考文獻

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第5篇：機械手論文范文

關鍵詞：微動開關 自動化 分料 抓持 安裝

中圖分類號：TN42 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）001-043-03

1引言

在集成電氣元件的設計中，微動開關以其觸點間距小、動作行程短、按動力小、通斷迅速的優(yōu)點，被廣泛的應用于家用電器、軍用產(chǎn)品當中。但與此同時，由于微動開關體積小重量輕，結構多變而復雜，目前，在國內(nèi)微動開關的安裝主要是依靠手工安裝，因而大批量安裝效果并不理想，難以保證精度，工作效率低，勞動強度大，因此實現(xiàn)微動開關的自動化裝配是一項十分重要的實用化工程，關系到電子電氣產(chǎn)品的成本和質(zhì)量。

微動開關自動化裝配線是通過振動分料使微動開關姿態(tài)統(tǒng)一，并由后續(xù)傳動裝置將其送至安裝平臺，由機械手對其進行抓持并最終安裝到電路板上。其為可循環(huán)使用的設備，完全取代了人力完成的所有工序。由此可見，此裝配系統(tǒng)應有機械本體，驅(qū)動傳動系統(tǒng)，信號采集傳遞和控制系統(tǒng)組成，其中振動分料的效率，抓持機械手的精度以及控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是此裝配線設計的核心部分。目前，國內(nèi)對于微小元件安裝的研究并不是很廣泛，只有少數(shù)的論文提及，并沒有完整的可行性方案。

值得說明的是，微動開關內(nèi)部結構種類繁多，本文以依靠兩側支腳固定于電路板上的微動開關為研究對象。其結構特點是金屬簧片觸點在零件中間，兩側有帶有倒鉤的支腳，并向外形成一定的角度。安裝時需將兩個支腳插入電路板上相應的孔中，依靠支腳上的倒鉤和其向外的角度固定在電路板上，結構視圖如圖1。

2振動分料機的結構與原理

因為微動開關體積小質(zhì)量輕且多個微動開關常不規(guī)則的牽連在一起不易分離，所以微動開關振動分料機在提高裝配效率方面的作用要大于用于微動開關抓持與安裝的機械手。振動分料機主要由振動分料盤，分料導軌以及送回傳送帶組成，在分料盤，導軌以及基座上分別固定偏心電機產(chǎn)生振動。其主要功能是將姿態(tài)不符合要求的微動開關剔出分料軌道，重新送回分料盤進行振動分料。振動分料的結果是將所有符合要求的微動開關通過后續(xù)的傳送裝置間隔的傳輸?shù)綑C械手抓持的工作臺上。在整個分料過程中一定要盡量保證相對數(shù)量多的微動開關是符合姿態(tài)要求的從而不會影響到后續(xù)的工作。

微動開關的姿態(tài)可以分為三大類五小類。第一大類是幾個開關牽連在一起或者單個微動開關發(fā)生變形出現(xiàn)不規(guī)則形狀而產(chǎn)生的不規(guī)則姿態(tài)。第二大類與第三大類都是規(guī)則姿態(tài)，其中第二大類是微動開關支腳朝上，第三大類是微動開關支腳朝下，且規(guī)則姿態(tài)的兩大類又分支腳靠左（相對分料導軌）與支腳靠右兩小類。我們通過實驗發(fā)現(xiàn)支腳朝上的微動開關因為重心較低，所以大多數(shù)從分料盤上振落下來的微動開關都是支腳朝上的。在支腳朝上的兩小類姿態(tài)中我們選擇支腳朝上且靠右的微動開關為我們預期的輸出姿態(tài)，這樣能夠保證盡可能多的微動開關符合我們的姿態(tài)要求。

分料主要分為三個步驟，第一步是將成堆的微動開關放到帶有孔的分料盤上，所有微動開關隨著振動連續(xù)進行微小位移，當振動到孔中則掉落下來進入分料導軌。通過第一步驟成堆的微動開關將間隔掉落下來，而且部分牽連在一起的微動開關也會在從孔中掉落或落到分料導軌的過程中因為振動和撞擊分離。微動開關在分料導軌中會因為振動與導軌的斜度繼續(xù)向前運動而且會因為導軌變細側向運動。分料的第二步是在導軌中設置一個封閉口，如圖2。根據(jù)測量，支腳朝上的微動開關要比支腳朝下的微動開關在高度上少1mm左右，通過對封閉口高度的恰當設置，支腳朝下的微動開關將不能通過封閉口而是從一側掉出分料軌道，形狀不規(guī)則的微動開關同樣無法通過封閉口。所有掉出分料軌道的微動開關將會由送回傳送帶重新送至分料盤。分料的第三步是在軌道上的右側設置導槽且軌道本身有一個向左的傾角，如圖3。剩下的兩個姿態(tài)的微動開關中支腳靠右的微動開關的支腳會進入導槽，而靠左的會因為導軌的斜度從一側滑出軌道。最終只有支腳朝上且靠右的微動開關可以順利通過分料導軌進入后續(xù)的傳送裝置。

3 抓持機械手的結構與原理

此類帶有支腳的微動開關在抓持與裝配的過程中不僅需要對其穩(wěn)定的抓持，同樣需要對其支腳的角度進行調(diào)整以便順利插入電路板的孔中。我們設計的機械手的結構簡圖如圖4所示。其主要由基座1，夾持塊2，彈簧3以及兩塊下?lián)醢?和5組成。在基座的滑槽下表面及夾持塊上加工出直圓孔，將彈簧嵌入。夾持塊整體放置于基座1的滑槽內(nèi)；兩個與基座以螺釘固連的下?lián)醢鍖A持塊進行限位。整個機械手與運動機構連接實現(xiàn)相關運動。經(jīng)過力學分析，只要選擇合適的材料與型號，夾持塊的應力以及彈簧的回復力完全可以滿足工程需要。

機械手對微動開關的抓持是依靠可移動的夾持塊實現(xiàn)的。具體抓持過程如下：機械手下降使微動開關的兩側支腳進入夾持塊的狹縫中，直至開關支腳頂端與下?lián)醢宓耐蛊鹣嘟佑|，避免開關兩支腳完全進入狹縫，便于安裝。微動開關支腳進入夾持塊的狹縫即完成了對微動開關的抓持同樣將其支腳角度束縛至九十度左右。夾起微動開關后進行安裝時，微動開關的支腳露在外面的部分首先進入電路板的孔中，機械手繼續(xù)下降接觸電路板，由于受到外力作用，位于圓孔中的彈簧發(fā)生壓縮，夾持塊與下?lián)醢灏l(fā)生相對運動，下?lián)醢鍖⑽娱_關下壓，使微動開關的支腳完全進入電路板的孔中，隨著微動開關與夾持塊的分離，支腳又恢復其原有角度。最終微動開關依靠支腳的角度以及支腳上的倒鉤固定在電路板中。隨著機械手的上升，微動開關與機械手完全分離，夾持塊也在彈簧力作用下恢復原始狀態(tài)，完成一次安裝。具體流程如圖5所示。

4 控制系統(tǒng)

我們設計的微動開關自動裝配設備的原理機利用慧魚公司開發(fā)的控制電路，其采用COM端口與計算機進行通信。該電路有2個模擬輸入接口，8個數(shù)字輸入接口，4個輸出接口。8個數(shù)字輸入接口可以連接行程開關等，檢測開關的開斷情況。4個輸出接口可連接4個電機?？刂齐娐放涮椎木幊誊浖荓Lwin 2.1，使用該軟件可以檢測和監(jiān)控原理機各開關和電機的運行情況，并通過編程控制電機運動。

微動開關自動裝配設備的控制系統(tǒng)主要是控制振動分料機以及抓持機械手上的電機從而實現(xiàn)振動分料機的振動以及機械手的升降、旋轉(zhuǎn)、前進后退等運動。抓持機械手的運動主要包括微動開關定位，微動開關抓取，電路板定位，安裝微動開關等運動，其一個控制周期運動如圖6所示。

LLwin 2.1軟件是一種圖形化的編程軟件，比較類似流程圖。我們利用并行程序同時控制多個電機以提高工作效率。每個主程序可以實現(xiàn)子程序的調(diào)用控制具體電機的運動。圖7為并行主程序與調(diào)用的一個子程序的示例。

5結論

本文介紹了一種實用的微動開關自動化裝配設備的設計，解決了目前微動開關手工安裝的問題。該裝配設備具有結構簡單、抓持精度高、運動靈活、適應性強等特點，對抓持機械手局部結構進行調(diào)整就可以完成不同結構的微動開關的裝配。目前，微動開關自動裝配設備的原理機已經(jīng)驗證了設計方案的可行性，具備了應用于工業(yè)生產(chǎn)線的前提條件。

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第6篇：機械手論文范文

【論文摘要】中職學校培養(yǎng)的目的是輸送生產(chǎn)第一線的技術工人，而中職生職業(yè)能力的高低決定其就業(yè)之路，因此，培養(yǎng)中職生的職業(yè)能力是職業(yè)教育可持續(xù)發(fā)展的必由之路。文章以機電一體化設備的組裝與調(diào)試課程的實訓教學實踐為例，探討在實訓教學中培養(yǎng)、提升和強化學生職業(yè)能力的方法和具體措施。

1職業(yè)能力的基本內(nèi)涵

職業(yè)能力是指從事具體職業(yè)活動時所需具有的能力，它包含專業(yè)能力、方法能力和社會能力。專業(yè)能力是指專業(yè)知識、專業(yè)技能和專項能力等與職業(yè)相關的基礎能力，是職業(yè)活動得以進行的基本條件。方法能力包含了獨立思考、分析判斷與決策、獲取與利用信息、創(chuàng)新和獨立制訂計劃的能力等。社會能力則包含了組織協(xié)調(diào)、人際溝通、語言與書面表達能力，以及社會責任感和職業(yè)意識等。

2培養(yǎng)中職學生職業(yè)能力的目的

2．1利于學生學會從業(yè)

中職學校培養(yǎng)的是生產(chǎn)第一線的技術工人，所以要求中職生必須掌握某一特定職業(yè)所需要的實際能力，學會從業(yè)和做事。近年來，中職畢業(yè)生中相當一部分職業(yè)能力低，不能勝任從事的工作。為此，在實際教學中，教師應根據(jù)職業(yè)知識和技能的要求，注重對學生實際操作技能的訓練，教會他們從業(yè)的能力和做事的本領，使學生畢業(yè)后能盡快地適應崗位工作的要求。

2．2利于學生學會生存

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，職業(yè)崗位呈現(xiàn)出新型性、替代性和不穩(wěn)定性，這就要求從業(yè)者必須以穩(wěn)定的心理素質(zhì)來應對職業(yè)的變化與更替。在教學過程中，教師要重視學生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，鼓勵學生走向社會、面對現(xiàn)實、完善自我，以及鍛煉自己承受各種心理壓力的能力，使學生具備在將來的職業(yè)生涯中正確處理各種關系，化解各種矛盾，提高適應及承擔風險的能力。

2．3利于學生學會創(chuàng)新

當今時代是競爭激烈、人才輩出的時代，不斷創(chuàng)新是其鮮明的特征。從業(yè)者只有不斷創(chuàng)新，才會有更大的發(fā)展。所以在教學過程中，教師要重視對學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，引導他們樂于學習、積極思考，使他們在將來的職業(yè)生涯中，具備勇于創(chuàng)新、勇于創(chuàng)造的能力。

3在實訓教學中培養(yǎng)、提升和強化中職生的職業(yè)能力

眾所周知，專業(yè)課具有較強的應用性和實踐型，而實訓教學是專業(yè)課程教學的重要環(huán)節(jié)。如何在實訓教學中培養(yǎng)、提升和強化中職生的職業(yè)能力?筆者試圖通過在機電一體化設備組裝與調(diào)試課程實訓教學中構建實踐環(huán)節(jié)的3個平臺來解答這一問題。

3．1搭建實訓實習平臺，培養(yǎng)學生的職業(yè)能力

由于學校擴招，入學門檻降低，中職生的基礎普遍較差，但他們也有自己的特點：頭腦靈活，好奇心強，有較強的動手操作能力。因此，教師應根據(jù)學生的特點，搭建實訓實習平臺，讓學生在這一平臺中得到充分的技能訓練，使他們在就業(yè)時具有更強的適應性和競爭力。機電一體化設備組裝與調(diào)試課程是廣西理工職業(yè)技術學校這2年為了適應經(jīng)濟發(fā)展和企業(yè)人才需求的需要，以及進一步培養(yǎng)機電類學生掌握機電一體化設備的組裝與調(diào)試的職業(yè)能力、培養(yǎng)參加全區(qū)和全國技能大賽的選手而開設的，教學內(nèi)容融合了光電控制、氣動控制、plc控制、變頻器控制等技術的一門重要的專業(yè)課程。通過學習該課程，學生對所學的專業(yè)知識有了全面的認識和鞏固，專業(yè)技能得到綜合的訓練及實踐運用。

3．1．1學生專業(yè)能力的培養(yǎng)

機電一體化設備組裝與調(diào)試課程要求學生能識讀機械圖紙和掌握機械安裝工具及測量工具的正確使用方法，能繪制電氣原理圖并按圖接線，能讀懂氣路圖并連接氣路，能根據(jù)要求設置變頻器參數(shù)，按控制要求編制plc程序并調(diào)試。而學生這些專業(yè)能力的培養(yǎng)最終需通過實踐環(huán)節(jié)的技能訓練來實現(xiàn)。機電一體化設備組裝與調(diào)試課程是應用技能競賽設備——亞龍yl一235a型光機電一體化實訓裝置來進行實訓教學的。該裝置配置了生產(chǎn)實際中典型的皮帶輸送機、機械手、圓盤和分揀裝置，承載了真實的生產(chǎn)性功能。它把機電類專業(yè)職業(yè)崗位的工作內(nèi)容和現(xiàn)代企業(yè)需要的技術都融入裝置中，職業(yè)性特點十分明顯。因此，在這門課程的實訓教學中，教師應按專業(yè)能力形成的規(guī)律采取“以項目為載體，任務引領，工作過程導向”的教學理念來進行教學，按照由簡單到復雜，由單一到綜合，由一般功能到特殊功能的循序漸進的原則，分3個階段來組織實訓項目和規(guī)劃工作任務。

基礎實訓階段：首先帶學生到實訓室觀看實訓裝置，讓學生感性認識實訓裝置的整體結構和元器件的組成。然后進行單一部件的拆裝實訓項目，包括圓盤、皮帶輸送機的安裝與調(diào)整，機械手、分揀裝置的安裝與調(diào)試等工作實訓，使學生了解和掌握實際生產(chǎn)中典型部件的基本結構、工作原理和安裝調(diào)試方法。接著進行單一部件的plc編程實訓，按照任務書中的控制要求，學生利用實訓裝置配置的plc進行編程，分別實現(xiàn)對圓盤供料、機械手搬運工件、皮帶輸送機送料、分揀裝置分揀工件的單一部件的控制，使學生進一步掌握plc編程的方法、技巧和應用技術。

強化實訓階段：這一階段是把2—3個單一部件進行組合，實現(xiàn)簡單的組合控制功能。如：圓盤+機械手，人工落料+皮帶輸送機+分揀，圓盤+機械手+皮帶輸送機，機械手+皮帶輸送機+分揀等。

綜合實訓階段：這一階段則是把整個機電一體化裝置所有部件進行組裝和調(diào)試，并實現(xiàn)對整個設備的多種功能、多種工作方式的控制。

通過上述3個階段的實訓，學生從易到難，逐步了解和掌握機電一體化設備組裝與調(diào)試技術，專業(yè)技能得到了充分訓練，培養(yǎng)了學生的專業(yè)能力。

3．1．2學生方法能力的培養(yǎng)

在實訓教學的過程中，讓2~3個學生組成任務小組，在拿到教師發(fā)給的任務書后，以小組為單位，討論和分析工作任務，搜索相關知識和信息，制訂好完成任務的計劃。在任務完成的過程中，小組成員分工合作，相互協(xié)調(diào)，及時地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。任務完成后，學生對自己完成工作的情況進行評定，對自己所負責的工作效果等方面進行分析和總結。在整個任務教學過程中，以學生為主體，教師為主導，教師起組織者、指導者的作用，引導學生學會思考，掌握發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力；利用任務這一主線，充分發(fā)揮學生的主動性、積極性和創(chuàng)造性，使學生的方法能力得到培養(yǎng)。

3．1．3學生社會能力的培養(yǎng)

任務小組的成員輪流擔任小組長，負責組織小組成員分析討論工作任務，并將制訂好的工作計劃用電子版的形式上交給指導教師，指導教師認真審核并提出修改意見。小組長根據(jù)指導教師審核后的工作計劃，給小組成員布置任務。在任務的完成過程中，小組長負責溝通、協(xié)調(diào)和指揮小組成員進行工作。任務完成后，小組長組織小組成員對整個完成任務的過程進行分析，匯總后在全班同學面前進行總結。這樣，每位學生在組織協(xié)調(diào)、人際溝通、語言與書面表達、社會責任感和職業(yè)意識等方面都得到了鍛煉，培養(yǎng)了一定的社會能力。

3．2搭建技能比賽平臺。提升學生的職業(yè)能力

“普通教育有高考，職業(yè)教育有大賽”的教育制度的設計和創(chuàng)新，使職業(yè)教育發(fā)展出現(xiàn)了令人鼓舞的局面。為了進一步推進職業(yè)教育的改革和發(fā)展，教育部提出定期舉辦職業(yè)院校技能大賽的要求。每年3月份，廣西中職學校的技能大賽開幕，選拔出優(yōu)秀選手代表廣西于6月份參加全國的技能大賽。為了迎接廣西中職學校的技能大賽，選拔出代表學校參賽的選手，廣西理工職業(yè)技術學校于每年的1l一12月份，從班級到系部，利用校內(nèi)自動化實訓室舉辦各層次的機電一體化設備的組裝與調(diào)試項目的技能比賽。通過宣傳動員、培訓輔導、初賽決賽、評分點評、表彰獎勵等方式，讓學生以較高的熱情積極參與技能比賽。學生以2個同學組成團隊參賽，由機電一體化設備組裝與調(diào)試課程的任課教師負責指導參賽學生根據(jù)該項目的比賽規(guī)則，精心設計比賽內(nèi)容、認真準備和參與比賽，并將學生的比賽成績作為該課程的實訓考核成績計入期評成績。通過多層次的比賽，進一步提高了學生的專業(yè)技能，增強了學生的安全意識、競爭意識和團結協(xié)作精神，鍛煉了學生計劃組織、交流溝通及分析和解決問題的能力，學生的職業(yè)能力得到了提升。

3．3搭建“校企合作”平臺，強化學生的職業(yè)能力

“校企合作、工學結合”是我國職業(yè)教育改革與發(fā)展的方向。國務院關于大力發(fā)展職業(yè)教育的決定指出，要大力推行“校企合作、工學結合”的培養(yǎng)模式。實訓教學不應局限于校內(nèi)實訓室，應“走出去，請進來”。廣西理工職業(yè)技術學校這2年與富士康科技集團公司、海信電器集團公司等多家企業(yè)簽訂了校企合作的協(xié)議，企業(yè)派出技術人員到廣西理工職業(yè)技術學校指導教師，培訓學生，舉辦各種講座，讓學生了解企業(yè)的發(fā)展狀況，了解企業(yè)的新產(chǎn)品、新設備、新工藝和新技術。廣西理工職業(yè)技術學校也安排學生到企業(yè)去頂崗實習，讓學生按照企業(yè)實際的生產(chǎn)要求參加工作實踐，了解企業(yè)機電設備，獲取實際工作經(jīng)驗。在實習期間，學生參與實際工作，培養(yǎng)了他們愛崗敬業(yè)、吃苦耐勞的精神，增強了對崗位、職業(yè)的感情，較早地接受企業(yè)文化的熏陶。同時，把理論和實踐融為一體，學生的動手能力、獨立完成工作的能力和應變能力等這些職業(yè)崗位能力得到了強化。

3．4實訓教學改革成效

在機電一體化設備組裝與調(diào)試課程實訓教學中，通過搭建“實訓實習、技能比賽、校企合作”3個平臺，使學生的職業(yè)能力得到了培養(yǎng)、提升和強化，讓實訓教學取得了一定的成效。如：這2年，廣西理工職業(yè)技術學校機電類學生得到了許多企業(yè)的青睞，就業(yè)率大幅提高；2010年廣西理工職業(yè)技術學校派隊參加廣西的機電一體化設備組裝與調(diào)試項目的比賽，獲得了1個一等獎和1個二等獎的好成績。

第7篇：機械手論文范文

（溫州職業(yè)技術學院，溫州 325035）

（Wenzhou Vocational & Technical College，Wenzhou 325035，China）

摘要： 優(yōu)化設計是將最優(yōu)化理論和計算技術應用于機械設計領域，為工程設計提供優(yōu)化設計的方法。MATLAB優(yōu)化工具箱具有編程工作量少、語法符合工程設計習慣的特點，本文應用MATLAB軟件，以RV減速器一級齒輪傳動體積最小為目標函數(shù)進行優(yōu)化設計，并給出了優(yōu)化設計實例，與原設計方案相比，取得了良好的優(yōu)化效果。

Abstract： Optimization design is to apply optimum theory and computing technology into the field of mechanical design to provide the optimization design methods for engineering design. MATLAB optimization toolbox has many characteristics， such as the programming workload is less， the grammar conforms to engineering design practice and so on. MATLAB software is applied in this article， the minimum transmission volume of the first RV reducer gear as the objective function to optimize design and put forward the optimal design example. Compared with the original design scheme， it achieves good optimization effect.

關鍵詞 ： MATLAB優(yōu)化設計；目標函數(shù)；約束函數(shù)；RV減速器

Key words： MATLAB optimization design；objective function；constraint function；RV reducer

中圖分類號：TG457.23文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2015）25-0085-03

基金項目：溫州市科技計劃項目（項目編號：G20120011）“基于救援機器人的RV減速器研發(fā)”的階段研究成果。

作者簡介：鄭紅（1968-），女，江西南昌人，溫州職業(yè)技術學院機械系副教授，研究方向為機械設計制造及自動化。

0 引言

機械優(yōu)化設計是最優(yōu)化方法與機械設計的結合，設計工具是計算機軟件及計算程序，設計方法是最優(yōu)化數(shù)學方法。機械優(yōu)化設計，就是在給定載荷及工作環(huán)境條件基礎上，在機械產(chǎn)品的性態(tài)、幾何尺寸關系或其他因素的限制（約束）的范圍內(nèi)，根據(jù)設計要求及目標，選定設計變量、建立目標函數(shù)，并使其獲得最優(yōu)值，設計出經(jīng)濟可靠的機械產(chǎn)品。

換句話說，也就是在滿足一定約束的前提下，尋找一組設計參數(shù)，使機械產(chǎn)品單項或多項設計指標達到最優(yōu)。機械優(yōu)化設計因其目標函數(shù)和約束函數(shù)普遍呈非線性的特點，設計步驟為先根據(jù)實際的設計問題建立相應的數(shù)學模型，在建立數(shù)學模型時需要應用專業(yè)知識確定設計的限制條件和所追求的目標，確定設計變量之間的相互關系等，并使之滿足強度、剛度及運動學等約束條件。數(shù)學模型一旦建立，優(yōu)化設計問題就變成了一個數(shù)學求解問題，應用優(yōu)化理論，設計優(yōu)化程序，以計算機為載體計算得到最優(yōu)化設計參數(shù)。

美國可口可樂公司是全球最大的飲料公司，擁有全球市場48%的占有率，為降低生產(chǎn)成本，提升品牌競爭力，可口可樂瓶有一段優(yōu)化設計的佳話，優(yōu)化處理后的可口可樂瓶重只有原重量的80%，而瓶子的容量、性能卻絲毫未受影響，僅此一舉就節(jié)省了可觀的材料費用，帶來了可觀的利潤。

近年來制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、國家推出“機器換人”工程，把機器人、高端數(shù)控設備的應用推向了，但基于機器人的RV減速器一直是個技術難題，直接影響到機器人的工作性能指標。

RV減速器產(chǎn)品在結構上由一級漸開線齒輪傳動和一級擺線針輪行星傳動串聯(lián)構成，漸開線齒輪傳動構成第一級傳動，擺線齒輪行星傳動構成第二級傳動。RV減速器是一款剛度最高、振動最低的機器人用減速器，能夠提高機器人工作時的動態(tài)特性，減小傳動回差，而且還具有體積小重量輕、結構緊湊、傳動比范圍大、承載能力大、運動精度高、傳動效率高等優(yōu)點。

RV減速器廣泛應用在機器人、數(shù)控機床行業(yè)，傳統(tǒng)設計全由設計人員手工完成，但在性能更好、使用更可靠方便、成本更低、體積或質(zhì)量更小的指標要求下，希望能從一系列可行的設計方案中精選最優(yōu)，傳統(tǒng)的設計方法做不到，因而有必要采用優(yōu)化方法來確定其設計參數(shù)。

RV減速器優(yōu)化設計要解決的問題，與其使用場合的具體要求有關。在保證傳動能力的條件下要求齒輪傳動及針擺傳動體積最小或質(zhì)量最小；在要求較高時，需要優(yōu)選齒輪的幾何參數(shù)使齒輪副具有形成油膜的最佳條件；優(yōu)化齒輪傳動的慣性質(zhì)量分配，以便最大限度地減少工作時間的振動和噪聲，以及傳動功率最大和工作壽命最長等。

對于不同類型的RV減速器，其優(yōu)化設計具有各自的特點，設計變量一般選擇齒輪傳動的基本幾何參數(shù)或性能參數(shù)，如齒數(shù)、模數(shù)、齒寬系數(shù)、傳動比、螺旋角、變位系數(shù)和中心距等。

根據(jù)優(yōu)化目標的不同，RV減速器設計可以有多種最優(yōu)化方案，本文討論的是在滿足齒輪傳動強度、剛度和壽命條件下，使RV減速器轉(zhuǎn)矩最大、體積最小或質(zhì)量最小。

基于RV減速器的機器人抓握機械手工況條件，8小時工作，正反轉(zhuǎn)，輕載平穩(wěn)，空載起動，室內(nèi)工作，使用壽命5年，在溫州職業(yè)技術學院工業(yè)中心單件生產(chǎn)，機器人機械手轉(zhuǎn)矩T3=20 N·m，轉(zhuǎn)速n3=5rpm，為優(yōu)化設計對象，要求在保證齒根彎曲疲勞強度和齒面接觸疲勞強度的條件下，獲得轉(zhuǎn)矩最大、體積最小、重量最輕的傳動裝置。應用MATLAB軟件優(yōu)化工具箱對電機轉(zhuǎn)矩做最大值優(yōu)化，即應用fmincon函數(shù)對電機轉(zhuǎn)矩的倒數(shù)求最小值優(yōu)化，優(yōu)化的目的是求出在轉(zhuǎn)矩最大的情況下，齒輪傳動體積最小，實際上就是求齒輪齒數(shù)的取值。因此以轉(zhuǎn)矩最大為優(yōu)化目標，建立優(yōu)化設計數(shù)學模型。

1 目標函數(shù)

①工作載荷計算功率P3。

因為T3=9550*P3′/n3 ，代入得20=9550*P3′/5，所以P3′=0.01kW，把P3′打上機器工作載荷系數(shù)K=1.5，得

P3=P3′*K=0.01*1.5=0.015kW

②應用針擺傳動效率η2=97%，計算第二級針擺傳動功率P2，得

P2=P3/η2=0.015/0.97=0.016kW

③應用漸開線齒輪傳動效率η1=95%，計算第一級齒輪傳動功率P1，得

P1=P2/η1=0.016/0.95=0.017kW

④應用電機傳動效率η=99%，計算電機功率P，得

P= P1/η=0.017/0.99=0.018 kW

⑤計算電機轉(zhuǎn)矩。

因為RV減速器總傳動比為i=-Z2/Z1*Zb，則電機轉(zhuǎn)速為n=i*n3=5*（-Z2/Z1*Zb），

所以電機轉(zhuǎn)矩為T=9550*P/n=（9550*0.018）/（5*（（Z2/Z1）*Zb））N·m

對于第二級針擺傳動，設計采用一齒差擺線針輪行星傳動，因此針齒齒數(shù)Zb必須為偶數(shù)，Zb用數(shù)學表達式來表達，即Zb=2*k，而10≤k≤50，則電機轉(zhuǎn)矩表達式為

T=（9550*0.018）/（5*（（Z2/Z1）*（2*k）））N·m。

所以，電機轉(zhuǎn)矩表達式有3個變量Z1、Z2、k，即X=[x1，x2，x3]T=[Z1，Z2，k]T，表達式變?yōu)門=（9550*0.018）/（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））。

機械手的工作要求是轉(zhuǎn)矩足夠大，而MATLAB軟件的fmincon函數(shù)只能進行最小值優(yōu)化，所以對電機轉(zhuǎn)矩求倒數(shù)，對電機轉(zhuǎn)矩的倒數(shù)作最小值優(yōu)化，即

1/T=（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））/（9550*0.018），

所以在MATLAB中，目標函數(shù)f（x）=（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））/（9550*0.018）。

2 非線性約束條件

①非線性約束條件1。

根據(jù)機器人抓握機械手工況條件、載荷條件，可以判定齒輪幾何尺寸不大，模數(shù)較小，初定為0.5或1mm；轉(zhuǎn)矩也不大，約為20N·m，電機轉(zhuǎn)矩理論上應該可以控制在1 N·m以內(nèi)，即T=（9550*0.018）/（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））≤1，則

1/T=（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））/（9550*0.018）≥1

所以1-（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））/（9550*0.018）≤0構成非線性約束條件1。

②非線性約束條件2、非線性約束條件3。

RV減速器對總傳動比有范圍要求，140≤i≤180，即

140≤（（x（2）/x（1））*2*x（3））≤180，展成兩個表達式，即

140-（（x（2）/x（1））*2*x（3））≤0，（（x（2）/x（1））*2*x（3））-180≤0，整理后140-（x（2）/x（1））*2*x（3）≤0及（x（2）/x（1））*2*x（3）-180≤0構成非線性約束條件2、3。

綜上，非線性約束條件共3個，

1-（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））/（9550*0.018）≤0

140- （x（2）/x（1））*2*x（3）≤0

（x（2）/x（1））*2*x（3）-180≤0

3 線性約束條件

①線性約束條件1、線性約束條件2。

為使RV減速器偏心軸軸承與擺線輪之間的作用力不至過大，漸開線齒輪傳動中心距a應是針齒基圓半徑R的0.35~0.65倍，這個可歸為結構尺寸條件。

因為要設計出在轉(zhuǎn)矩最大前提下，體積最小質(zhì)量最輕的RV減速器，必須使齒輪傳動的中心距最小，RV減速器的結構緊湊，所以初定針齒基圓半徑R=（30~40）mm，所以

a=（0.35~0.65）*R=（0.35~0.65）*（30~40）=（10.5~26）mm，取整后11≤a≤26。因為

a=1/2*m*（Z2+Z1），因為模數(shù)越小，齒輪的幾何尺寸就越小，所以模數(shù)取0.5，則

a=1/2*0.5*（Z2+Z1）=0.25*（Z2+Z1），所以11≤0.25*（Z2+Z1）≤26，即

11≤0.25*（x（2）+x（1））≤26，展成兩個表達式，

-0.25*x（1）-0.25*x（2）≤11及0.25*x（1）+0.25*x（2）≤26構成線性約束條件1、2。

②線性約束條件3、線性約束條件4。

為使第二級擺線針輪行星傳動部分輸入轉(zhuǎn)矩不至過大，第一級漸開線齒輪傳動的傳動比必須控制為i≥1.5，但單級齒輪傳動比又不宜大于5，所以1.5≤Z2/Z1≤5，即

1.5≤x（2）/x（1）≤5，展成兩個表達式，

1.5*x（1）-x（2）≤0及-5*x（1）+x（2）≤0構成線性約束條件3、4。

③線性約束條件5、6、7。

小齒輪齒數(shù)的取值范圍8≤Z1≤20，展成兩個表達式，-Z1≤-8，Z1≤20，即

-x（1）≤-8及x（1）≤20構成線性約束條件5、6。

大齒輪齒數(shù)的取值范圍Z2≤100，即x（2）≤100構成線性約束條件7。

④線性約束條件8、9。

因為Zb必須為偶數(shù)，所以Zb用數(shù)學表達式來表達，即Zb=2*k，10≤k≤50，展成兩個表達式，-k≤-10，k≤50，即-x（3）≤-10及x（3）≤50構成線性約束條件8、9。

把9個線性約束條件寫矩陣表達式，即

-0.25 * x（1）- 0.25 * x（2） ≤-11

0.25 * x（1）+ 0.25 * x（2） ≤26

1.5 * x（1）- x（2） ≤0

-5 * x（1）+ x（2） ≤0

-x（1） ≤-8

x（1） ≤20

x（2） ≤100

-x（3）≤-10

x（3） ≤50

4 MATLAB編程

把上述計算過程編寫成MATLAB程序，應用MATLAB軟件優(yōu)化工具箱對電機轉(zhuǎn)矩做最大值優(yōu)化，即應用fmincon函數(shù)對電機轉(zhuǎn)矩的倒數(shù)求最小值優(yōu)化，優(yōu)化的目的是求出在轉(zhuǎn)矩最大的情況下，RV減速器中心距最小，實際上就是求齒輪齒數(shù)的取值。

該數(shù)學模型為3個設計變量、12個約束條件的多元函數(shù)最小值問題，采用MATLAB軟件優(yōu)化工具箱求解最優(yōu)結果，進行非線性有約束多元函數(shù)最小值計算，命令函數(shù)為fmincon，主程序如圖1，非線性約束條件如圖2，程序運行結果如圖3。

程序經(jīng)過6次迭代計算，MATLAB計算優(yōu)化結果：

Z1 =9.7009，Z2=34.8305，k=19.4962，1/T=4.0721，

即T=0.24 N·m。

5 數(shù)據(jù)優(yōu)化處理

因為齒數(shù)一定為整數(shù)，所以取Z1=10，Z2=36，i1=36/9=4。

又因為Z1<17，齒輪會產(chǎn)生根切現(xiàn)象，但齒輪傳動的中心距又必須控制，所以略加大齒數(shù)，采用變位齒輪，取Z1=12，所以Z2=i1*Z1=4*12=48。

因為齒輪模數(shù)m=0.5mm，所以齒輪傳動中心距a=0.5*m*（Z2+Z1）=0.5*0.5*（48+12）=15mm，滿足初定的齒輪傳動中心距取值范圍11~26mm。

用優(yōu)化處理的參數(shù)計算電機轉(zhuǎn)矩的最大值T=0.24 N·m。

6 比較與結論

RV減速器齒輪傳動原設計電機轉(zhuǎn)矩為0.2N·m，中心距為20mm，經(jīng)過MATLAB軟件優(yōu)化工具箱優(yōu)化處理，電機轉(zhuǎn)矩增至0.24N·m，中心距降為15mm，滿足齒根彎曲疲勞強度條件和齒面接觸疲勞強度條件，在保證傳動能力的前提下減速器體積減少了約30%，效能非?？捎^。

參考文獻：

[1]鄭寶乾.ZD型減速器整體結構有限元模態(tài)分析[J].煤炭技術，2010，12（18）.

[2]席平原.應用MATLAB工具箱實現(xiàn)機械優(yōu)化設計[J].機械設計與研究，2003，19（3）：40-42.

第8篇：機械手論文范文

科學研究作為發(fā)展科學技術重要的支撐點，在科技進步中發(fā)揮著舉足輕重的作用。在剛召開的黨的十中提出：科技創(chuàng)新是提高社會生產(chǎn)力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐，必須擺在國家發(fā)展全局的核心位置。深化科技體制改革，加快建設國家創(chuàng)新體系，著力構建以企業(yè)為主體、市場為導向、產(chǎn)學研相結合的技術創(chuàng)新體系。

在我國的經(jīng)濟體制由計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)變的今天，高等教育的教學管理模式也發(fā)生著變化，高等教育現(xiàn)在在全面貫徹黨的教育方針的同時，已經(jīng)由原來的學校完全承包，向以就業(yè)為導向的方向發(fā)展，已經(jīng)逐漸走向一條產(chǎn)學研結合發(fā)展的道路。隨著科學技術的不斷發(fā)展，社會對人才的需求更具合理性和前瞻性，特別是知識的應用能力、應變能力和創(chuàng)新能力等綜合實力，提出更高的要求。這樣高等教育的培養(yǎng)目標就由原來單純以學習課本為重，轉(zhuǎn)向要求學生既有一定專業(yè)理論基礎，又有勝任現(xiàn)代化生產(chǎn)工作的能力。因此，實踐教學在學生培養(yǎng)過程中就顯得十分重要。

毫無疑問，實踐教學是大學生創(chuàng)新的有效途經(jīng)?？梢园呀處煹目蒲许椖苛腥雽嵺`教學活動中，啟發(fā)學生的科研創(chuàng)新意識。如讓學生參與教師的科研項目，使學生了解科研的過程、方式方法、數(shù)據(jù)處理方法、論文寫作方法等。[1]本文將探討如何使科研激活實踐教學，促進產(chǎn)學研相結合，開拓學生創(chuàng)新思維。

一、構建科學的實踐教學體系

實踐教學體系是培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力的整體教學組織與訓練過程，也是考查學生掌握基本理論、基本技能的主要途徑，是實現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標十分重要的教育教學環(huán)節(jié)。[2]高等教育的實踐教學體系包含多種類型的課程設置。例如實驗教學、課程設計、金工實訓、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習和畢業(yè)設計等，都屬于實踐教學的范疇。表1為高校實踐課程教學體系。

1.實驗教學

實驗教學是從最基礎的理論知識入門，通過儀器設備的使用操作，對數(shù)據(jù)或圖像進行分析，驗證理論知識的來源與正確性，隨著學習的不斷深入，再逐步開設綜合性的實驗。如機械原理零件實驗、刀具實驗、金相熱處理實驗等基礎實驗，隨著學習的不斷深入，再進一步完成機、電、氣綜合與創(chuàng)新性實驗等。從而幫助學生更好地理解和掌握理論基本知識，對儀器設備操作基本技能，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。實驗教學是實踐教學的基礎。

2.課程設計

課程設計是學完某一門專業(yè)基礎課或?qū)I(yè)課后進行的一項專門化實踐性訓練，主要目的在于培養(yǎng)學生利用本門課程的知識及已學的知識，綜合應用完成某一課題的設計。如工藝夾具設計、刀具設計、機床設計、零件設計和電路設計等。初步培養(yǎng)學生設計思維的方法及應用知識的能力。

3.金工實習

金工實習是工科院校必開的一門實踐課程，他屬于基礎金工實習。學生在學完金屬工藝學與機械制圖課程后進行，也可在金工實習過程中完成該門課程的教學。通過實習，了解金屬加工過程的方法和設備，掌握冷加工和熱加工操作的基本技能。在實習中，可將后續(xù)相關的知識，適時適量介紹，對專業(yè)知識初步了解。同時，還可以到各種類型的企業(yè)參觀考察，觀察社會了解市場，擴大視野端正專業(yè)思想。

4.生產(chǎn)實習

生產(chǎn)實習是一門綜合性的實踐教學課程，是在專業(yè)課程大都已學完的基礎上進行的。走出學校的課堂深入到企業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)場。針對某一機械產(chǎn)品考察制造全過程，運用所學的知識，進行分析對比，研究總結，如到內(nèi)燃機制造企業(yè)進行實踐，把在課堂學到的理性認識融會到感性認識中。

5.畢業(yè)設計與畢業(yè)實習

畢業(yè)設計與畢業(yè)實習，應強化學生實踐能力的培養(yǎng)，是實踐教學的核心。這是進入社會前的一次大練兵，也是教育質(zhì)量的大檢驗。持續(xù)一學年的畢業(yè)設計選題至關重要，應是融技術性與實用性為一體，融創(chuàng)新意識與創(chuàng)新實踐為一體。具體做法：一是與科研課題相結合，如大客車整車強度測試；二是充分利用現(xiàn)有實驗設備，如利用FISTO氣動實驗裝置，設計機電自動控制回路；三是對實驗設備進行技術改造，如對機械原理機構示教板改進自動控制裝置；四是結合生產(chǎn)實際進行科研開發(fā)，如汽車發(fā)電機殼體壓鑄模具設計等。學生在指導教師的帶領下，結合生產(chǎn)實際或科研課題，充分調(diào)動人的主觀能動性，運用設計新理念和方法，進行創(chuàng)新設計取得良好效果。[3]

表1 高校實踐課程教學體系

二、把“產(chǎn)學研”和實踐教學結合起來，開拓學生創(chuàng)新思維

產(chǎn)學研合作教育對于高校提升科研水平、企業(yè)技術進步、增強地區(qū)和國家核心競爭力都具有重要作用和意義，是貫徹落實科學發(fā)展觀、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式的重大戰(zhàn)略舉措。[4]高校人才聯(lián)合培養(yǎng)是產(chǎn)學研合作的形式之一，其主要方式包括：大學、科研機構與企業(yè)通過設置人才培養(yǎng)專項基金、大學教授和研究人員擔任企業(yè)顧問、大學生在企業(yè)實習、企業(yè)人員在大學或科研機構進行培訓等多種方式在人力資本層面進行交流與互動。[5]

大學生的創(chuàng)新活動是在學習實踐過程中的創(chuàng)新，同時也是在掌握了基礎知識、相關專業(yè)領域研究成果后的創(chuàng)新，這使得他們的創(chuàng)新不僅要有個人價值，而且要在專業(yè)領域中具有一定的社會價值。創(chuàng)新活動的價值衡量具有雙重標準，對于應用型工科大學生，應以社會標準為主，偏重于創(chuàng)新活動的結果，偏重于創(chuàng)新的產(chǎn)品。因為創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關鍵在于創(chuàng)新主體要有強烈的自我意識和積極的實踐探索。在沒有投入創(chuàng)造性社會實踐之前，人的“才能”只是一種“潛能”，只有通過創(chuàng)造性實踐這一“中介”，方可得到進一步的提高，只有在不斷的摸索中才能培養(yǎng)創(chuàng)新能力。在臺灣本科教學中，每一門課程的教學中，實踐教學就占有大半時數(shù)，每一單元時間內(nèi)的教學，都包含有理論教學和實踐教學，在動腦和動手過程中，提升大學生創(chuàng)新思維。

1.“產(chǎn)學研”項目和實驗環(huán)節(jié)相結合

實驗教學在人才培養(yǎng)方面具有課堂理論教學不可替代的作用，實驗室作為高校人才培養(yǎng)的重要陣地在培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才中應發(fā)揮其重要的作用。因此，我們將科研方法引入實驗教學中，將學科建設取得的科研成果和開發(fā)的新技術、新方法不斷引入實驗教學中，保持實驗教學方法與手段的不斷更新。并通過設置探索性實驗項目來模擬科研全過程，實現(xiàn)實驗教學與科學研究新技術、新方法訓練的有機結合。

工科類專業(yè)在探索性實驗課程中，只給出若干思路，實驗前，學生不一定知道實驗結果，由學生根據(jù)實驗條件和研究目標，自行查閱相關資料，設計實驗方案、實驗內(nèi)容和步驟、實驗數(shù)據(jù)參數(shù)，獨立進行實驗操作，書寫實驗報告，并對出現(xiàn)的可能結果給予一定的解釋。盡管學生在實驗的最后結果中不一定達到要求，但是通過綜合訓練，使學生對科研的基本方法和程序有一個清楚的認識和體驗，有效調(diào)動了學生的主動性，既提高了學生的動手能力，又使學生養(yǎng)成了自主式、合作式、研究式、開放式的學習方式。如開放性實驗，完全由學生自己設計實驗方案，自主管理實驗過程，自主完成實驗，從而使實驗教學成為科研與教學的最佳結合點。例如工業(yè)自動化應用課程利用實驗室電氣動實驗開發(fā)平臺，結合實驗題目要求，自己設計、搭線、編程、調(diào)試等軟硬結合過程。

2.“產(chǎn)學研”項目和實習實訓相結合

實習實訓是一門融理論與實踐綜合性很強的課程，在整個學生的培養(yǎng)過程中起到了一定的作用。我們要重視對學生動手能力、工程實踐能力的培養(yǎng)，增強學生將所學基礎知識綜合運用于工程實際的能力、獨立工作的能力、分析問題的能力及創(chuàng)造能力。

例如現(xiàn)代機械制造加工中心需要機械手完成不同的任務，這個就可以為學生的實習實訓提供選題，學生自己對課題進行分析、設計，自己動手編程、調(diào)試、安裝、并最后調(diào)試完成一個機械手加工系統(tǒng)，對設計過程中涉及到相關課堂教學內(nèi)容，必須加以理解和消化，最終提交的是機械手能完成的任務和設計報告。這樣學生不但能夠?qū)⒄n堂上學到的理論知識與實際應用結合起來，而且能夠?qū)C械傳動、電子電路、電子元器件等方面的知識綜合應用，同時在單片機編程、排錯調(diào)試、機構運動、相關儀器設備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高。為了促進“產(chǎn)學研”項目和實習實訓相結合，我們先后和多家企業(yè)建立了長期、穩(wěn)定的校企合作。

3.“產(chǎn)學研”項目和畢業(yè)設計相結合

畢業(yè)設計與畢業(yè)實習，是時間最長最具綜合性與創(chuàng)新性的實踐，是實踐教學的核心。工科專業(yè)學生的畢業(yè)實習與畢業(yè)設計時間長達近半年，是學生走向工作崗位的最后一個重要的教學環(huán)節(jié)，如果淡化工程意識，假題假做，由書本到圖樣可能對發(fā)揮學生的創(chuàng)造力極為不利。為了促進“產(chǎn)學研”項目和畢業(yè)設計相結合，我們具體采取了以下方法：

（1）利用生產(chǎn)中的真實題目或參與指導教師的實際課題研究，提前布置畢業(yè)設計題目。以畢業(yè)論文課題研究等形式參與科研活動，在科研實踐培養(yǎng)創(chuàng)新精神以及分析和解決問題的能力方面，實現(xiàn)了以科研促進教學的理想效果。[6]

（2）利用工廠待解決的技術問題，讓學生走出去，到工廠做畢業(yè)設計。由于受教師手頭的真實題目的限制，不可能所有的同學都在學校做真題目，我們通過與科研機構和生產(chǎn)單位的結合，即產(chǎn)學研結合，讓同學們到工廠去，到科研機構去，根據(jù)具體情況安排畢業(yè)設計題目。這樣做，不僅發(fā)展了生產(chǎn)也培養(yǎng)了技術人才，發(fā)揮了學生的創(chuàng)造能力。

三、以“工程測試”為例，探索“產(chǎn)學研”提升大學生實踐創(chuàng)新能力

利用科研項目將實驗、實習實訓、畢業(yè)設計等串聯(lián)起來，把各個實踐環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系在一起又起著承上啟下的作用。激活大學生參加實踐的積極性，加強培養(yǎng)綜合運用能力。

測試技術是獲取信息、分析和處理測量數(shù)據(jù)的關鍵技術與手段，是從事科學研究、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗與自動控制不可缺少的工具。[7]本人在學校主要承擔《機械工程測試技術》實驗教學，并在這幾年負責工程測試的一些科研項目，例如：2008年在廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司、2011年在東風杭州汽車有限公司作全承載整車強度測試。在這些科研項目完成的過程中，都與實踐教學結合起來，開拓學生的創(chuàng)新思維，實現(xiàn)了科研成果與實踐教學雙豐收。

1.開設開放性實驗，吸引學生加入到科研項目

由于《機械工程測試技術》實驗項目與工程實際相結合，要求課時較長，另外實驗相對正常，完成水平要高。我們選擇以開放性實驗對學生開放。把《機械工程測試技術》一系列實驗連續(xù)起來，要求學生按照工程上測試的要求，把應變片粘貼好，并且對自己粘貼好的應變片作靜態(tài)應變測量和動態(tài)應變測量。圖1為學生在粘貼應變片，圖2為粘貼好的應變片。這樣，學生完成這些實驗后，就可以加入到全承載整車強度測試中。

2.學生到現(xiàn)場測試，豐富學生的實訓實習

充分發(fā)揮工程測試科研項目的優(yōu)勢，鼓勵學生積極參與科研項目中的一些工作。無論是2008年在廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司，還是2011年在東風杭州汽車有限公司作全承載整車強度測試，都有不少學生加入到測試。圖3是正在作整車測試的客車，圖4為學生在現(xiàn)場測試。由于科研課題多與工程應用緊密結合，解決生產(chǎn)實際問題，任務本身具有挑戰(zhàn)性，學生在參與科研的過程中，可切身體會到理論與實踐結合的價值，激發(fā)起他們內(nèi)在學習動機，應用所學知識解決實際問題。[8]

3.測試項目為學生畢業(yè)設計課題提供來源

多年來，我們都高度重視學生畢業(yè)設計等實踐性教學環(huán)節(jié)，強化學生實踐能力的培養(yǎng)，形成了良好的傳統(tǒng)和特色。大學生所完成的這些工程測試項目，可以直接為他們的畢業(yè)設計提供選題來源。通過強化過程管理，保證了畢業(yè)設計（論文）的教學質(zhì)量。這對培養(yǎng)大學生創(chuàng)新精神和實踐能力方面有示范作用。圖5為大學生以某大客車測試為畢業(yè)設計題目所采集處理的數(shù)據(jù)。

四、“產(chǎn)學研”融合實踐教學取得的成果

（1）提高學生的動手能力。通過加強實驗教學，開展有效的工程實驗環(huán)節(jié)，將有助于學生有效地掌握所學知識，縮短從理論知識到實際應用的時間。實驗教學能很好地培養(yǎng)學生的專業(yè)興趣，有利于增強其創(chuàng)新意識，提高實際應用能力，培養(yǎng)學生成為滿足社會需求的創(chuàng)新人才。

第9篇：機械手論文范文

關鍵詞：機器視覺；機器人；PLC控制；自動上料

隨著人工成本的不斷上升，運用機器代替人工已經(jīng)成為很多制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主要手段。利用機械手完成物料的搬運和運輸，與傳統(tǒng)的人工相比，它可以穩(wěn)定地按照我們設置好的節(jié)拍不間斷地重復完成工作。而且，在一些較重物料運輸，或者工作環(huán)境比較惡劣的情況下，機械手可以更加高效的工作，同時可以避免砸傷、壓傷等意外的發(fā)生，降低安全成本[1]。隨著“中國制造2025”的提出，企業(yè)對生產(chǎn)自動化的要求也越來越高，生產(chǎn)過程已經(jīng)逐漸由機器人來完成，在一些難度比較高且枯燥的工作中發(fā)揮了重大的作用。而機器視覺的研發(fā)，提高了機器人的精度，保證工作可以以更高的穩(wěn)定性進行。本文旨在研究基于機械視覺引導機器人，實現(xiàn)無序擺放零件的精確抓取，并應用于現(xiàn)場自動化改造項目。

1機器人搬運系統(tǒng)框架

本項目采用FanucM-900iA，可搬運140KG重物，重復定位精度±0.5mm，并集成自主開發(fā)的AGV送料系統(tǒng)和自主開發(fā)的機械視覺系統(tǒng)，系統(tǒng)框架如圖1所示。目前生產(chǎn)線上應用的搬運工業(yè)機器人大多是通過示教再現(xiàn)或預編程來實現(xiàn)機器人的操作，機器人只是完成點到點的任務動作，外部參數(shù)變化的物體則是無能為力[2]。本文應用場景中，缸蓋在托盤中的擺放間隙有5mm左右，托盤在藍色叉車底托上的位置差異也有15mm左右，所以對機器人而言每個抓取目標的誤差接近20mm左右。而本文采用的缸蓋上料工裝，利用缸蓋火花塞孔導向預定位，導向間隙單邊僅5mm。如果僅依靠機器人示教位置來進行零件的抓取，成功率非常低，還會頻繁壓傷工件。為此，本文采用自主開發(fā)的視覺引導系統(tǒng)，通過算法實現(xiàn)視野中心300mm內(nèi)缸蓋目標的定位孔位置計算，重復定位誤差能控制在1mm以內(nèi)。如圖2所示是本系統(tǒng)布局圖。①物流車沿著運輸通道將毛坯件運輸至滿料位；②工業(yè)相機拍攝滿料位工件，并識別出工件的位置，然后將位置信息傳到PLC；③PLC將傳過來的位置信息進行數(shù)據(jù)運算，再將結果傳至機器人；④機器人接收PLC傳過來的運算結果，再進行內(nèi)部補償，完成毛坯件的精準定位，然后抓取，最終完成毛坯件自動上料的整個過程[3]。

2系統(tǒng)硬件集成與開發(fā)

2.1上料系統(tǒng)集成與開發(fā)

如圖3所示是上料系統(tǒng)的俯視圖。該項目是針對現(xiàn)有人工上料系統(tǒng)的自動化開發(fā)，圖中藍色框部分為原有生產(chǎn)線輸送輥道布局，紅色框部分為擬定開發(fā)機器人上料系統(tǒng)。因此，根據(jù)抓取零件重力、夾具重力、臂長、定位精度、經(jīng)濟性等綜合因素選擇好機器人信號后，現(xiàn)場的布局設計要依據(jù)機器人選型兼容原有的輸送輥道、新增的零件抓取位置和空托盤堆放位置如圖中A和B所示。該系統(tǒng)選擇的是FANUC機器人，它實際上是一個由六個電機驅(qū)動的六軸機械臂，通過電機之間的配合，實現(xiàn)在空間上的定位。如圖4所示是用于抓取缸蓋毛坯件的夾具。當相機識別出特征孔后，機器人會帶動夾具轉(zhuǎn)到缸蓋的正上方，然后在定位銷導向下，到達抓取位置。所夾取的缸蓋零件采用8個×5層的堆料方式，中間使用塑料板隔離，為此還有設計塑料板抓取的夾具。如圖5所示是此次設計的系統(tǒng)抓取空托盤的夾具。夾具主要一塊電磁鐵組成和固定支架組成，但由于托盤材料不含鐵，因此我們要改造托盤，給它加上一塊鐵板。當機器人抓完這一層的工件后，會移動到托盤上方然后旋轉(zhuǎn)夾具，再移動夾具靠近鐵板并給電磁鐵通電，將托盤吸起來，最后放至空托盤位置，如圖6所示。

2.2上料系統(tǒng)與AGV集成應用

在進行機器人抓取之前，我們需要通過物流小車將缸蓋毛坯件拉到滿料位，如圖7是物流車運輸空托盤的圖片。為提高機器人抓取的成功率，需要設計專用的支架保證缸蓋毛坯件運輸過程中的定位精度。如圖8所示分別是叉車上料支架、滿料位支架、空托盤支架。其中叉車上料支架，采用了兩個方向的自由度約束，能保證叉車上料過程中，藍色底托的定位誤差提高到10mm范圍內(nèi)，支架周邊采用了斜邊導向同時降低了叉車司機的作業(yè)難度，保證了一次叉裝到位的合格率。驗證發(fā)現(xiàn)AGV小車送料，主要是在AGV前進后退方向上定位誤差較大，因此在滿料位支架上安裝一個方向的約束，降低AGV頂升機構與藍色底托之間存在的隨機定位誤差。空托盤支架定位要求相對較低，設計時主要避開AGV運動時的干涉。

2.3相機識別

視覺識別功能：料車到達上料位置后，機器人將自動移至要抓取的位置的上方，通過相機拍照識別位置完成抓?。煌ㄟ^工控機，我們可以實時查看相機的拍照識別狀態(tài)及機器人夾具抓取感應狀態(tài)；通過對工控機和機器人示教器的操作，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的所有監(jiān)控，可靠、方便[4]。視覺識別部分包括一個相機和一個光源。除去電源線外，相機上還有網(wǎng)線插孔，通過網(wǎng)線將相機識別到數(shù)據(jù)傳輸給工控機。由于使用的是工業(yè)相機，相機本身不會自動聚焦，于是我們需要對每個缸蓋都識別一次，從而保證識別的準確度。當毛坯件被運到滿料位后，機器人將會啟動，到達將要抓取的缸蓋的上方進行拍照識別特征，得出毛坯件在相機坐標系中的位置，然后傳到PLC中。

3系統(tǒng)軟件開發(fā)

3.1通訊模塊

如圖9所示是該系統(tǒng)各個部分之間的通訊原理圖。PLC作為中轉(zhuǎn)站，不僅需要接收工控機、機器人和物流車傳過來的數(shù)據(jù)并作相應的處理，同時還要控制相機開關及安裝在機器人上的控制閥，從而完成系統(tǒng)的自動運行。

3.2機器人與相機間的標定

固定在夾具支架上的相機主要用來獲取托盤上缸蓋毛坯件的圖像。光源采用白色LED光源，為相機采集圖像提供光源，支架主要用來固定相機和光源，其相對于夾具的位置是不變的，但與機器人底座的相對位置是一直變化的[5]。由于相機坐標系與機器人坐標系是不一樣，比例尺也是不相同的，所以，為了保證相機傳輸過來的數(shù)據(jù)可以讓機器人直接引用，我們需要通過標定，計算出兩個坐標系坐標數(shù)據(jù)的比值。相機標定過程：①用白紙畫一個帶有刻度的坐標系，然后移動機器人去拍照；②用看圖軟件打開拍好的圖片，測量對應刻度在圖片中的像素值；③用（像素值/實際長度）得出兩個坐標系坐標數(shù)據(jù)的比值。如圖10所示，該圖是機器人標定相機時需要修改的參數(shù)。參數(shù)解釋：參數(shù)1：相機拍照識別到的孔在相機坐標系中的位置；參數(shù)2：計算得出的兩個坐標系坐標數(shù)據(jù)的比值；參數(shù)3：標定的第一個缸蓋毛坯件在機器人坐標系中的位置；參數(shù)4：相機坐標系與機器人坐標系正方向之間的關系。

3.3安全模塊

當設備出現(xiàn)故障時，工作人員需要進入防護區(qū)域展開故障維修，此時工人進入機器人的工作范圍內(nèi)會出現(xiàn)碰撞危險，因此我們需要采取相應的安全措施。將進入生產(chǎn)區(qū)域的安全門的打開信號和安裝在防護網(wǎng)上的光幕的信號輸入PLC和FANUC機器人，當光幕信號或者安全門信號被觸發(fā)時判定區(qū)域內(nèi)有人員進入，如圖11和圖12分別是安全門及安全光幕的電路圖。在防護網(wǎng)上安裝急停按鈕，當出現(xiàn)緊急情況時，我們可以通過急停按鈕暫停機器人，避免發(fā)生意外傷亡事故。

4結語

本文基于當前汽車發(fā)動機缸蓋生產(chǎn)線的特點，結合智慧物流小車及FANUC六軸機器人的應用，設計了一套從運輸?shù)缴狭系娜詣踊到y(tǒng)。針對抓取缸蓋毛坯和隔板兩種不同的場景，我們分別設計了專屬的夾具，并自主開發(fā)視覺識別系統(tǒng)，解決了工業(yè)機器人因零件擺放的位置誤差大而產(chǎn)生的點對點抓取合格率低等問題。所設計的缸蓋夾具工裝和托盤夾具工裝在其他自動化項目的基礎上進行了升級，不僅降低了設備制造成本，也提高了零件和托盤抓取的合格率。本文所設計的缸蓋上料系統(tǒng)經(jīng)過現(xiàn)場一年多的應用，驗證該系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性工業(yè)相機FANUC機器人工控機PLC無人物流車數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸信號傳遞數(shù)據(jù)傳輸、信號控制控制和可靠性，不僅滿足我國當前工業(yè)自動化的發(fā)展趨勢，而且大幅度降低操作人員工作強度，節(jié)約了制造成本，避免了人工上料過程中砸傷風險。該系統(tǒng)的成功應用將進一步提高我國的自動化生產(chǎn)水平，并為發(fā)展全自動化產(chǎn)線做好鋪墊。

參考文獻：

[1]冼業(yè)榮.自動上料機械手的研究與設計.廣東省機械研究所，廣東廣州.510635.

[2]基于機器視覺的工業(yè)機器人抓取技術的研究[D].華中科技大學碩士學位論文，2011，第4~5頁.

[3]工業(yè)機器人自動紙箱坯拆垛——上料系統(tǒng)的研發(fā)應用——李欣，河北省機電一體化中試基地，河北石家莊.050081.