[發明專利]一種基于PLC控制的農用機械手

無效

• 申請號: 201310294911.5
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN104275692A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 李飛
• 申請（專利權）人: 無錫成博科技發展有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊小雙

技術領域

本發明涉及一種農用機械設備，特別涉及一種基于PLC控制的農用機械手。

背景技術

改革開放以來，我國現代化建設不斷推進，經濟發展取得了長足的進步。而工業作為這種發展的引擎，必須保持不斷的動力與活力。進入新世紀以來，工業生產的自動化與智能化，越來越受到各個國家和地區的重視。生產過程的機械化、自動化，甚至于智能化已然成為了突出的主題。生產制造的自動化智能化成為一個國家和地區工業現代化程度的標志。尤其在機械加工等工業過程中，加工、裝配等不連續的生產工序，自然催生了專用機床。數控機床、加工中心等自動化設備有效地解決了多品種小批量生產的自動化要求。但除了切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業，有待于進一步實現機械自動化。機械手的出現無疑是這一領域的突破性進展。

在工業生產和其它應用領域內，由于工作的需要，人們經常受到高溫、腐蝕、有毒氣體以及人的有限體能等種種劣勢的限制，工作效率很低。自從機械手問世以來，相應的各種問題迎刃而解。機械手由耐高溫、防腐蝕的材料制成，工作效率極高，而且不受體能限制，非常方便。

機械手（mechanical?hand），又稱自動手。能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取或操作工具的自動操作裝置。它可以代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有危害的環境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

機械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯合控制公司研制出第一臺機械手。它的結構是：機體上安裝一個回轉長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機構，控制系統是示教形的。聯邦德國KnKa公司還生產一種點焊機械手，采用關節式結構和程序控制。

1962年，美國聯合控制公司在上述方案的基礎上又試制成一臺數控示教再現型機械手。商名為Unimate（即萬能自動）。運動系統仿照坦克炮塔，臂可以回轉、俯仰、伸縮、用液壓驅動；控制系統用磁鼓作為存儲裝置。不少球坐標通用機械手就是在這個基礎上發展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司,專門生產工業機械手。

1962年美國機械制造公司也實驗成功一種叫Vewrsatran機械手。該機械手的中央立柱可以回轉、升降采用液壓驅動控制系統也是示教再現型。雖然這兩種機械手出現在六十年代初，但都是國外工業機械手發展的基礎。1978年美國Unimate公司和斯坦福大學，麻省理工學院聯合研制一種Unimate-Vicarm型工業機械手，裝有小型電子計算機進行控制，用于裝配作業，定位誤差小于±1毫米。聯邦德國機械制造業是從1970年開始應用機械手，主要用于起重運輸、焊接和設備的上下料等作業。

前工業機器人大部分還屬于第一代，主要依靠人工控制，控制方式為開環，沒有自行識別能力。

但是近二十年來，氣動技術的應用領域迅速拓寬，尤其是在各種自動化生產線上得到廣泛應用。電器可編程控制技術與氣動技術相結合，使整個系統自動化程度更高，控制更加靈活，性能更可靠；氣動機械手、柔性自動生產線的迅速發展，對氣動技術提出了更高的要求；微電子技術的引入，促使了電器比例伺服技術的發展，現代控制理論的發展，使氣動技術從開關控制進入閉環比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于氣動脈寬調制技術具有結構簡單、抗污染能力強和成本低廉等特點，國內外都在大力開發研究。

各國的行業統計數據資料來看，近30年來，氣動行業發展很快。20世紀70年代，液壓與氣動元件的產值比例約為9:1，而30年后的今天，在工業技術高度發達的歐美日等國家，該比例已達到6:4，甚至接近5:5。我國的氣動行業發展起步較晚，但發展較快。從20世紀80年代中期開始，氣動元件產值年增長率達20%以上，高于中國機械工業產值的平均年增長率。隨著微電子技術、PLC技術、計算機技術、傳感器技術和現代控制技術的發展和應用，氣動技術已成為實現現代傳動與控制的關鍵技術之一。

隨著自動化的發展，機械手（機器人）應用將更加普遍。而沒有控制系統的機械手卻是一堆廢鐵，機械手的發展勢必與控制系統雙駒并馳。而日后機械手的發展也會反限于控制系統的發展，未來的人類社會將是機械手的時代。由于機器人或機械手都需要能快速、準確的搬運重物，因而面對機器人或機械手提出了有一些基本要求，即它們必須具有高精度、能快速反應，一定的承載能力，足夠的空間和靈活的自由度以及在任意位置能自動定位。