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一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义
（一）选题的依据和意义
伴随着机电一体化在各个领域的应用，机械设备的自动控制成分显得越来越重要，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危机生命。因此机械手就在这样诞生了,机械手是机械手系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。
其中的工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，它的发展是由于其积极作用正日益为人们所认识：它能部分地代替人工操作；能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；广泛的应用机械手，可以逐步改善劳动条件，更强与可控的生产能力，加快产品更新换代，提高生产效率和保证产品质量，消除枯燥无味的工作，节约劳动力，提供更安全的工作环境，降低工人的劳动强度，减少劳动风险，提高机床，减少工艺过程中的工作量及降低停产时间和库存，显著地提高劳动生产率，提高企业竞争力，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
本设计拟开发的分拣机械臂可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，可抓取重量较大的工件，采用PLC控制，和传统继电器控制相比较，具有稳定性高，接线简单，抗干扰能力强，维修方便等优点。可以简化控制线路，节省成本，进一步提高劳动生产率。
（二）本课题国内外研究现状及背景
PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。目前，世界上有200多个厂家生产PLC，较有名的：美国：AB通用电气、莫迪康公司；日本：三菱、富士、欧姆龙、松下电工等；德国：西门子公司；法国：TE 施耐德公司；韩国：三星、LG公司等。
我国的PLC产品的研制和生产经历了三个阶段：1、顺序控制器（1973～1979）2、以微处理器为主的工业控制器（1979～1985）3、以微处理器为主的可编程序控制器（1985以后）。在对外开放政策的推动下，国外PLC产品大量进入我国市场，一部分随成套设备进口。随着不断的学习与不断开拓的精神，现在，我国自主生产的PLC在国内的各行各业也有了极大的应用，技术含量也越来越高。
PLC的发展趋势：
（1）产品规模向大、小两个方向发展
大：I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。
小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。
（2）PLC在闭环过程控制中应用日益广泛
（3）不断加强通讯功能
（4）新器件和模块不断推出高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。
（5）编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC指令系统。
（6）发展容错技术采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。
（7）追求软硬件的标准化。
2、国内外机械手的发展现状和发展趋势：
目前，国际上的机械手公司主要分为日系和欧系。日系中主要有安川、oTC、松下、FANLUC、不二越、川崎等公司的产品。欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的C0毗U及奥地利的工GM公司。
我国机械手起步于20世纪70年代初期，经过30多年发展，大致经历了3个阶段：70年代萌芽期，80年代的开发期和90年代的应用化期。
在我国，机械手市场份额大部分被国外机械手企业占据着。在国际强手面前，国内的机械手企业面临着相当大的竞争压力。如今我国正从一个“制造大国”向“制造强国”迈进，中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，对我国工业自动化的提高迫在眉睫，政府务必会加大对机器人的资金投入和政策支持，将会给机械手产业发展注入新的动力。
机械手的发展趋势：
随着机械手发展的深度和广度以及机器人智能水平的提高，机械手已在众多领域得到了应用。从传统的汽车制造领域向非制造领域延伸。如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统用于维护维修的机器人等。在国防军事、医疗卫生、食品加工、生活服务等领域机械手的应用也越来越多。
在未来几年，传感技术，激光技术，工程网络技术将会被广泛应用在机械手工作领域，这些技术会使机械手的应用更为高效，高质，运行成本低。据猜测，今后机器人将在医疗、保健、生物技术和产业、教育、救灾、海洋开发、机器维修、交通运输和农业水产等领域得到应用。
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四、参考文献
[1] 赵修琪, 卢文豪, 王珊. 基于Arduino的自动分拣机械臂控制系统设计[J]. 现代电子技术, 2021, 44(24):4.
[2] 周海, 张奇志, 周亚丽,等. 基于MCGS的机械臂视觉分拣系统的设计[J]. 2022(6).
[3] 李昊、蔡荣欣、胡遵阳. 基于机器视觉的五自由度分拣机械臂设计[J]. 安阳工学院学报, 2020, 19(4):4.
[4] 程雨鑫, 富晓乾, 马奇旭,等. 基于Arduino UNO平台用于分拣机械臂系统研究[J]. 电子世界, 2020.
[5] 孙修东, 胡文千, 耿长兴,等. 面向仓储环境的分拣机械臂运动轨迹规划[J]. 2020.
[6] 姚科, 李国利, 徐磊铭,等. 物流分拣机器人自主定位方案设计与实现[J]. 机电技术, 2020(1):24-27.
[7] 高国亮, 巩雪. 基于智能交叉带分拣系统的机械臂设计[J]. 哈尔滨商业大学学报：自然科学版, 2021, 37(2):5.
[8] 房国栋, 高军伟, 朱晨曦, et al. 基于机器视觉的机械臂智能分拣系统[J]. 仪表技术与传感器, 2020(12):6.
[9] 马栓鹏, 苏世龙, 靳程锐,等. 基于工业机械臂的钢筋的视觉识别分拣的研究与应用[J]. 工程建设与设计, 2021(3):3.
[10] 黄健. 使用反步法控制实时称重机械臂对水产品分拣加工的改进[J]. 2022(15).
[11] 高强, 吴忠亿, 邵长猛. 一种小型专用分拣机械手的设计与研究[J]. 2022(5).
[12] 路亚宁, 陆翔, 方凤才. 基于机器视觉的智能车设计与实验研究[J]. 现代电子技术, 2022, 45(2):6.
[13] 崔慧娟. 基于电气传动的三自由度码垛分拣机械手设计研究[J]. 液压气动与密封, 2020, 40(9):5.
[14] 王建强、张艳敏、马文华. 船用货物分类的机械手控制研究[J]. 舰船科学技术, 2020, v.42(22):215-217.
[15] 徐荣健. 搬运机械手控制系统的设计[J]. 科学大众：科技创新, 2020(1):2.
[16] Wang M S , Guan S P , Chen S P , et al. Research and Development of a Sorting Manipulator[J]. Dongb Daxue Xuebao/Journal of Northeastern University, 2006, 27(9):957-960.
[17] Zhao X M , Wang P F , Zhan-Xian L I , et al. Design of sorting machine for battery quality based on high-speed parallel manipulator[J]. Journal of Machine Design, 2005.
[18] Wang B , Song J , Zhao W , et al. Design of Hydraulic Control of Industrial Manipulator Based on PLC in Material Sorting[J]. Machine Tool & Hydraulics, 2016.
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