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1. 緒論
1.1 課題的研究目的與意義

特種機(jī)械或某些工程機(jī)械擬人操作需要具有高度智能水平的人工智能系統(tǒng)，以便在那些必要的場合能夠代替人去執(zhí)行各種任務(wù)。這樣的系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)能力、自組織能力、自適應(yīng)能力以及容錯(cuò)性、魯棒性、實(shí)時(shí)性等，系統(tǒng)還應(yīng)具有友好的人機(jī)界面，以保證人機(jī)通訊、人機(jī)互助和人機(jī)協(xié)同工作。特種機(jī)械或某些工程機(jī)械擬人操作智能控制體系統(tǒng)在國民經(jīng)濟(jì)中具有廣泛的需求，其意義在于:
(1)模擬高水平技術(shù)工人的操作，大幅度提高生產(chǎn)率;
(2)在有毒或危險(xiǎn)場合實(shí)現(xiàn)無人操作。
隨著世界經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，人類活動領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，機(jī)器人應(yīng)用正迅速向社會生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)展，也從制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)向非制造領(lǐng)域，各種各樣的機(jī)器人產(chǎn)品隨之出現(xiàn)。像海洋開發(fā)、宇宙探測、采掘、建筑、醫(yī)療、農(nóng)林業(yè)、服務(wù)、娛樂等行業(yè)都提出了自動化和機(jī)器人化的要求。伴隨著人類文明的進(jìn)步，由機(jī)器人代替人完成危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè)是社會發(fā)展的必然趨勢，世界上許多國家都在積極進(jìn)行特種機(jī)器人的開發(fā)研究工作。機(jī)器的產(chǎn)生本身己經(jīng)大大提高了勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量。隨著機(jī)器人的產(chǎn)生和大量應(yīng)用，很多領(lǐng)域，已經(jīng)是許多單一、重復(fù)的機(jī)械工作由機(jī)器人(或者說是機(jī)械手)來完成。如:用于飛機(jī)、輪船、大型油罐、高層建筑等的日本的清洗機(jī)器人:用于海洋石油開采，海底勘查、救撈作業(yè)、管道敷設(shè)和檢查等


1.2 機(jī)械手的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)器人學(xué)是一門迅速發(fā)展的前沿學(xué)科。其特點(diǎn)之一是綜合、交叉，涉及的領(lǐng)域廣泛;另一特點(diǎn)是發(fā)展迅速、日新月異，尚待研究的問題層出不窮。機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化裝置，它綜合運(yùn)用了機(jī)械與精密機(jī)械、微電子與計(jì)算機(jī)、自動控制與驅(qū)動、傳感器與信息處理以及人工智能等多學(xué)科的最新研究成果。世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與各行業(yè)對自動化程度要求的提高，推動著機(jī)器人技術(shù)迅速發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的機(jī)器人產(chǎn)品。隨著機(jī)器人功能和性能的不斷改善和提高，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域日益在擴(kuò)大，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、原子能工業(yè)、醫(yī)療、福利事業(yè)、海洋和太空的開發(fā)事業(yè)中。機(jī)器人技術(shù)的研究與應(yīng)用水平，反映著一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技發(fā)展水平。目前 ， 機(jī) 器 人 的發(fā)展已經(jīng)歷了三代:第一代是示教/再現(xiàn)可編程的機(jī)器人;第二代是有感覺的能自適應(yīng)的機(jī)器人:第三代是智能機(jī)器人。智能機(jī)器人正在發(fā)展階段，預(yù)計(jì)到21世紀(jì)初期將進(jìn)入普及階段。我國在50年代開始搞固定動作機(jī)械手(行程開關(guān)控制)，60年代開始搞數(shù)控機(jī)械手，70年代末開始搞機(jī)器人。目前，工業(yè)機(jī)器人與智能機(jī)器人已進(jìn)入我國七五、八五科技發(fā)展計(jì)劃及863高技術(shù)規(guī)劃，受到各方而越來越多的重視。
機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，它應(yīng)該說是一個(gè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展共同的一個(gè)綜合性的結(jié)果，同時(shí)，為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了一個(gè)重大影響的一門科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中各國加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)的投入，就加強(qiáng)了本國的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。比如說日本，戰(zhàn)后以后開始進(jìn)行汽車的工業(yè)，那么這時(shí)候由于它人力的缺乏，它迫切需要一種機(jī)器人來進(jìn)行大批量的制造，提高生產(chǎn)效率降低人的勞動強(qiáng)度，這是從社會發(fā)展需求本身的一個(gè)需求。另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身發(fā)展的必然結(jié)果，那么人類的發(fā)展隨著人們逐漸的這種社會發(fā)展的情況，人們越來越不斷探討自然過程中，在改造自然過程中，認(rèn)識自然過程中,來需求能夠解放人的一種奴隸。那么這種奴隸就是代替人們?nèi)ツ軌驈氖聫?fù)雜和繁重的體力勞動，實(shí)現(xiàn)人們對不可達(dá)世界的認(rèn)識和改造，這也是人們在科技發(fā)展過程中的一個(gè)客觀需要。但另一方面，盡管人們有各種各樣的好的想法，但是它也歸功于電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)以及制造技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生了提供了強(qiáng)大的技術(shù)保證。
21世紀(jì)將是人類開發(fā)資源由陸地轉(zhuǎn)向海洋和空間的時(shí)代，無論是開發(fā)海洋，還是建立空間工業(yè)，由于海洋與空間都不適宜于人類的生存，適應(yīng)這種需求，發(fā)展各種機(jī)器人將是一個(gè)可選擇的途徑，這將大大促進(jìn)機(jī)器人的發(fā)展。毫無疑問，機(jī)器人己成為當(dāng)代高技術(shù)注目的一項(xiàng)重要內(nèi)容，機(jī)器人作為新一代的生產(chǎn)工具，能夠代替人完成人力所不及或人所不適宜的工作。隨著機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，對機(jī)器人的綜合性能提出了更高的要求，專業(yè)化更強(qiáng)，實(shí)用性更高，經(jīng)濟(jì)性要求也已經(jīng)擺到了人們的面前，因此，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、能滿足功能要求又具有一定的可靠性的微型機(jī)器人或者說功能專一的機(jī)械手需求量越來越大
1.3 本設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容及步驟
【研究內(nèi)容】
1.熟悉、了解三菱FX2N系列可編程控制器的工作原理與指令。
2.詳細(xì)了解近幾年來各國機(jī)械手的研究進(jìn)展情況。
3.物料抓取機(jī)械手總體方案的分析。
4.物料抓取機(jī)械手控制系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)。
5.步進(jìn)電動機(jī)控制的分析。