毕业论文开题报告（精品多篇）
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开 告 篇一题报
摘要
机械手是近几十年发展起来一种高科技自动化生产设备，它对稳定、提高产品质量、提高
生产效率、改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用，随着工业机械化和
自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各
个行业。本文就气动机械手的应用现状和发展前景作了简单概述。扩展我们的知识面和专
业面，可以加强对自己的思维训练和能力培养，还可以填补空白，提高生产效率，很大的
现实意义。
关键词：气动机械手；研究方向；发展趋势
1.机械手国内外发展现状
工业机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。工业机械手延
伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高温等恶劣
环境中工作：代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。目前主
要应用与制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等
工业。工业机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统和
计算机集成制造系统，实现生产自动化。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提
高，机械手的应用领域日益扩大。
工业机械手是在第二次世界大战期间发展起来的，始于 40 年代的美国橡树岭国家实验室
的搬运核原料的遥控机械操作手研究，它是一种主从型的控制系统。1958 年美国联合控制
公司研制出第一台机械手。它的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件
抓放机构，控制系统是示教型的；1962 年，美国联合控制公司在上述方案的基础上，又试
制成一台数控示教再现型机械手。运动系统仿造坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩，用
液压驱动；控制系统用磁鼓做储存装置。不少球面坐标式机械手就是在这个基础上发展起
来的；同年该公司和普曼公司合并成为万能制动公司，专门生产工业机械手。1962 年美国
机械铸造公司也实验成功一种叫Versatran 机械手，原意是灵活搬运，可做点位和轨迹控
制：该机械手的中央立柱可以回转、升降、伸缩，采用液压驱动，控制系统也是示教再现
型。虽然这 2种机械手出现在六十年代初，但都是国外机械手发展
的基础。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
Unimate 公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制出一种 Unimation—Vic.arm 型工业机
械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业。联邦德国机器制造业是从 1970 年
开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业：联邦德国Kuka 公司
还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制；日本是工业机器人发展最快，应用
国家最多的国家，自 1969 年从美国引进两种典型机械手后，开始大力从事机械手的研
究，目前以成为世界上工业机械手应用最多的国家之一。前苏联自六十年代开始发展应用
机械手，主要用于机械化、自动化程序较低、繁重单调、有害于健康的辅助性工作。
我国工业机械手的研究与开发始于 20 世纪70 年代。1972 年我国第一台机械手开发于上
海，随之全国各省都开始研制和应用机械手。从第七个五年计划（1986-1990）开始，我
国政府将工 机器人的 展列入其中，并且 此 目投入大量的 金，研究开 并且制造业 发 为 项 资 发
了一系列的工业机器人，有由北京机械自动化研究所设计制造的喷涂机器人，广州机床研
究所和北京机床研究所合作设计制造的点焊机器人，大连机床研究所设计制造的氩弧焊机
器人，沈阳工业大学设计制造的装卸载机器人等等。这些机器人的控制器，都是由中国科
学院沈阳自动化研究所和北京科技大学机器人研究所开发的，同时一系列的机器人关键部
件也被开发出来，如机器人专用轴承，减震齿轮，直流伺服电机，编码器，DC——PWM 等
等。
我国的工业机械手发展主要是逐步扩大其应用范围。在应用专业机械手的同时，相应的发
展通用机械手，研制出示教式机械手、计算机控制机械手和组合式机械手等。可以将机械
手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，设计成典型的通用机构，以便
根据不同的作业要求，选用不用的典型机构，组装成各种用途的机械手，即便于设计制
造，又便于跟换工件，扩大了应用范围。
2.机械手构成与分类机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。
手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作
业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转
动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被
抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自
由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的
关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用
机械手有 2～3个自由度。机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、
机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；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。
机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工
件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操
纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业
中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。
3.气动机械手的应用现状
由于气压传动系统使用安全、可靠，可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐
”’射等恶劣环境下工作 。而气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动
作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现
复杂的动作等优点。所以，气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化
肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。
现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺的焊接生产线，大多采用了气动机械手。车
身在每个工序的移动；车身外壳被真空吸盘吸起和放下，在指定工位的夹紧和定位；点焊
机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊，都采用了各种特殊功能的气动机械
手。高频率的点焊、力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化，堪称是最有代表性
的气动机械手应用之一。
在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品
的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸、气爪，还可以看到许多
灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物
品轻轻地吸住，运送到指定目标位置。对加速度限制十分严格的芯片搬运系统，采用了平
稳加速的 SIN 气缸。
气动机械手用于对食品行业的粉状、粒状、块状物料的自动计量包装；用于烟草工业的自
动卷烟和自动包装等许多工序。如酒、油漆灌装气动机械手；自动加盖、安装和拧紧气动
机械手，牛奶盒装箱气动机械手等。
4.发展前景及方向
4.1 重复高精度
精度是指机器人、机械手到达指定点的精确程度，它与驱动器的分辨率以及反馈装置有
关。重复精度是指如果动作重复多次，机械手到达同样位置的精确程度。重复精度比精度
更重要，如果一个机器人定位不够精确，通常会显示一个固定的误差，这个误差是可以预
测的，因此可以通过编程予以校正。重复精度限定的是一个随机误差的范围，它通过一定
次数地重复运行机器人来测定。随着微电子技术和现代控制技术的发展，以及气动伺服技
术走出实验室和气动伺服定位系统的成套化。气动机械手的重复精度将越来越高，它的应
用领域也将更广阔，如核工业和军事工业等。
4.2 模块化
有的公司把带有系列导向驱动装置的气动机械手称为简单的传输技术，而把模块化拼装的
气动机械手称为现代传输技术。模块化拼装的气动机械手比组合导向驱动装置更具灵活的
安装体系。它集成电接口和带电缆及气管的导向系统装置，使机械手运动自如。由于模块
化气动机械手的驱动部件采用了特殊设计的滚珠轴承，使它具有高刚性、高强度及精确的
导向精度。优良的定位精度也是新一代气动机械手的一个重要特点。模块化气动机械手使
同一机械手可能由于应用不同的模块而具有不同的功能，扩大了机械手的应用范围，是气
动机械手的一个重要的发展方向。
智能阀岛的出现对提高模块化气动机械手和气动机器人的性能起到了十分重要的支持作
用。因为智能阀岛本来就是模块化的设备，特别是紧凑型CP 阀岛，它对分散上的集中控
制起了十分重要的作用，特别对机械手中的移动模块。
4.3 无给油化
为了适应食品、医药、生物工程、电子、纺织、精密仪器等行业的无污染要求，不加润滑
脂的不供油润滑元件已经问世。随着材料技术的进步，新型材料（如烧结金属石墨材料）
的出现，构造特殊、用自润滑材料制造的无润滑元件，不仅节省润滑油、不污染环境，而
且系统简单、摩擦性能稳定、成本低、寿命长。
摘要：
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作者：littere...
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时间：2024-08-18
