机械手臂范文

机械手臂范文第1篇

“Armategroup”可以理解为是一个基于uArm机械手臂开源系统的自愿者团体，Pierson希望通过网络找到一批兴趣爱好者。他的想法是在uArm机械手臂的开源系统上进行编程，组建一套类似Kuka和Fanuc标准的工业机械手臂，验证一些可以运用到工厂生产中的想法，但是成本只有工业化机械手臂的1/10，“在这个市场上，只有uArm的结构设计和软件是全面开源。”Pierson解释道。

人口红利的消失和工业4.0的快速推进，正在倒逼越来越多的产业加入到智能化大军，一个趋势是，越来越多可以被编程和联网的机器将会出现在工厂岗位 上。

不过，对于uArm创始人邓世韬来说，虽然uArm的灵感来自ABB PalletPack工业机器人，但他认为uArm定位仍然是消费级的工业机器人。不同于特斯拉车间里举着汽车外架的工业机械臂，消费级机械手臂尺寸大约仅有书本大小，“uArm就是一款可以出现在办公桌上的迷你工业机器人，如果你有足够的编程能力，你的机械手臂可以执行各种动作，比如打击乐器、整理桌面、移动杂物，当硬件精确度缩写到毫米级别后，可以应用的场景包括写字和绘画。”邓世韬说。

2014年1月，uArm出现在众筹平台Kickstarter上。邓世韬原本计划在半个月内筹集5000美元，这需要卖出20套单价250美元的产品。当时上线的uArm只是一个相对粗糙的产品原型，只有亚克力材质的手臂和底部转盘，和一套基于开源硬件开发平台Arduino的开发板―它用于控制整个操作。

没想到筹到5000美元的目标在上线第一天就完成了。之后的87小时内，uArm总共得到了超过25万美元的筹资，得到了1200多个Backer的支持，其中不乏物流巨头PCH的CTO、Google X工程师、Makerbot联合创始人等资深硬件玩家的支持。 >> uArm创始人邓世韬（右）和乐恒想把小众的创客类产品变得更商业化。

从结构上来看，uArm有着更好的工业化设计和操控感，它的伺服器动力装置在底部转盘中，减少了机械臂部分的重量，从而减少惯性动作对稳定性的影响，也能增加机械臂的负载能力以提高效率。

长期以来，消费级机械手臂的使用局限在极客小圈子中，因为需要一定程度的编程能力，机械手臂这类硬件贴上的标签往往是“冷门”和“Cool Stuff”。

邓世韬认为uArm更为灵活的一个要素，正是团队对uArm自带软件库的优化，用户可以使用更为智能的工具控制机械手臂，比如手机和键盘，“不需要太懂编程的人现在都可以使用uArm，在库里输入坐标之后，机械手臂便可移动到对应的位置。”邓世韬介绍说。

当门槛降低到更多普通用户参与之后，像Pierson这样拥有奇异想法的爱好者开始大量出现，这种微型开源机器人正成为一批硬件探索者的天堂。在Ufactory的社区分享活动上，分布于全球各地的爱好者展示了他们丰富的想象力，在视频中一位美国大学生正在操控机械手臂取水杯，另一位来自越南的咖啡店老板让uArm自动挑选出不同颜色的咖啡胶囊，然后放到不同的篮子里，就连斯坦福大学的机械实验室也开始采购uArm的机械手臂应用于实验操作。

到了2014年9月，uArm团队获得了创新工厂的天使投资，但没有透露具体的融资金额。

创业之前，毕业于中山大学电子信息专业的邓世韬和uArm现在的CTO乐恒，一同进了一家名叫Makeblock的初创公司做实习生。这家公司生产外形酷似乐高玩具的金属机器人套件，用户将这些套件拼装成一个机器人，然后自己编程，让它动起来。这种定位在教育类的创客玩具，让Makeblock每月在众筹网站Kickstarter上有数千美元销售额。

在这一段实习期结束之后，两名稚气未脱的青涩少年开始了第一次创业，他们最初的计划跟机械手臂毫无关系，只是利用深圳的供应链优势，为国外的智能硬件产品提供电子和机械零配件，比如3D打印机，这个平台提供优化过结构的滑轨、螺丝、电机、皮带轮。“它最后变成了一个超乎想象的大平台，仅仅是3D打印机的零配件拆分开后，就需要沟通几十家供应商，”邓世韬回忆说，“但问题在于，我们当时只有4个人。”

这次创业不到半年便结束。不过在Makeblock的工作经历，让邓世韬对硬件有了一些想法，他看到国外的创客网站Six Studio和Sparkfun一年的销售额差不多可以达到1亿美元，但是大多销售以Arduino电子模块为主的产品，缺乏机械输出的硬件产品。

uArm的两位创始人很快意识到，他们要开发一款结合电子模块和机械组件的硬件产品，最好能够切入家庭应用场景，在考虑了一系列热门的智能硬件产品后，机械手臂成为最终选择。

做出这个决定的一部分原因是，邓世韬认为机械手臂是最为接近“机器人”形象的产品。从2012年开始的硬件复兴潮流中，机器人概念产品是一支强大的支流，最初uArm团队看准的是教育类机器人市场，当人们提到机器人，毫无疑问脑海中浮现的大多数都是这样的工业化机器人，对于uArm来说，商业故事就是将这些工业机械手臂缩小，变成个人用户的桌面玩具。

第二次创业之前，邓世韬说并不太清楚机械手臂的市场有多大，他们对于产品构想的第一步，思考的却是怎样将极为小众的创客类产品变得更商业化。“没有人不想切入消费品市场，在深圳，大家都想成为下一个大疆。”uArm CTO乐恒说。

就像最初大疆开发了一体机将用户门槛拉低到小白用户，从而进入到更大的大众消费商业市场。uArm一开始就决定将设计图和软件开源化，开源电子原型平台Arduino已经拥有百万级的用户数量。邓世韬认为即便开发的是小众产品机械手臂，如果建立在Arduino平台上，这会让产品快速吸引一些极客用户。

另一个问题是，对于创业团队来说，硬件产品在生产端需要大量的资金。邓世韬决定效仿前东家Makeblock的道路，在国外硬件众筹平台Kickstarter上预售。启动项目之前，他们对比了在Kickstarter出现过的机械手臂项目，在2014年期间，Kickstarter上的机械手臂项目很少来自深圳本地团队，这些项目几乎都没有完成预定的筹资金额便宣告失败。

国外硬件产品在供应链上的反应速度慢，是这类产品无法工业化的一个阻力，比如PCB原型模具往往需要一周多的时间，跨越美国几个州调货，甚至得从中国采购。在过去两年，1.8万多个创客项目在众筹网站Kickstarter上成功募资2.74亿美元，而80%的项目最后要在深圳的工厂里实现。

和u A r m同类结构的机械手臂产品，当时在Kickstarter上处于真空状态。这给了邓世韬一个信心，uArm团队所在的深圳有着在硬件产业中无可比拟的供应链优势，这个城市拥有较为完整的产业配套能力，集中了大量高度分工、相互交融的零配件。

最早的时候，uArm将用户定位在拥有编程基础的创客们，uArm在软件库上并没有过多优化，只添加了几个简单的坐标指令，当用户需要机械手臂往前伸多少、往左拐多少，按某些键盘就可以前进或是后退。

随后的故事开始发展出一个预想之外的结果，这套最低定价185美元的uArm上线后仅仅两个小时就完成了预定金额5000美元。让邓世韬感到意外的是，按照uArm团队最初的设想用户大都应该是创客，但是事实上项目背后的1200多名支持者分布在各行各业。

国外用户接受编程的教育程度远远超过uArm团队最初对用户的判断，他们发现在幼儿园阶段，六七岁的小孩已经会使用图形化编程。“硬件开发者主要是国外用户，他们要做一些机械成品不容易，很难找到加工的地方，但是一旦有一个平台提供给他们，他自己就可以有很大发挥空间。”

uArm在Kickstarter上的畅销，或许代表了一种新出现的微型开源机器人平台。完成了20倍的募资额，这本身是一件好事，但同时又让团队陷入新的焦虑，深圳工厂的供应链实际上只能处理大约300套的产量，不过这个数字在未来两个月增长到1200套，这让团队几乎处于半封闭的开发状态。

结束了Kickstarter的募资项目后，整个团队从深圳龙华搬到了沙井电子城，这是深圳关外最大的专业电子市场。2014年的整个夏天，乐恒基本上都待在沙井电子城，他每天随身带着一个小拖车，经过一家店铺，便会停在门口先收集一张名片，回家之后他再一个个打电话去询问估价，一颗螺丝的供应商一般都在5至10家，而一套uArm机械手臂通常需要160个左右的零部件。

对于这支年轻的团队来说，邓世韬和乐恒一直以来只负责软硬件的开发设计，他们缺乏生产相关的经验，第一批1200套的uArm机械手臂在生产过程中，一下子让他们跳进了不少的“创业坑”，比如主结构的亚克力材质在量产超过1000套之后，因为材质切割的误差，会出现一块板两边厚薄不均的情况，除了带来较高的不良率，激光切割每一块亚克力板需要耗时半小时，这意味着生产线上的机器不休息切两个月才能完成1200多套的生产量。

这种忙碌的状态一直持续到发货的前一刻，在uArm位于沙田的公寓里堆满了板子和元器件，仅留了一个过道通往卧室。这些元器件和板子随后被组装成机械手臂，被层层泡沫裹装严实，仅有4人的团队连夜打包了1200套产品，隔天飞往美国参加Maker Fair的邓世韬还要在途中完善配套软件。

事实上，直到Kickstarter项目结束后，uArm团队也不太清楚这个产品的市场在哪里。

缺乏资金仍然是uArm团队面临的困境，他们在Kickstarter上筹到25万美元后，一大波国内的投资人带着问题找过邓世韬，“但是大部分投资人不太理解这个东西为什么能筹到那么多钱，不是一些消费类产品，而是这么一个而原始形态的产品。”

直到2014年5月，创新工场的投资经理汪华去了一趟沙井，因为缺乏资金维系，当时的uArm团队正面临波动，最初的4人团队已经离开了2人。汪华此前曾在日本留学，服务型机器人在日本已经有一个相对成熟的产业链，不过商业化也仍然模糊。

在得到创新工场的投资后，uArm将团队扩招到了20人左右。为了解决亚克力材质在生产线上的高不良率，最新版本的uArm将材质替换成铝合金手臂，在手臂关节处加上了圆形轴承保护。

不过他们仍然需要解决供应链的产能不足问题，uArm在深圳的工厂每批次的最高产能是500套，目前无法大规模生产。uArm现在仅在极客网站Sparkfun、Sixstudios和一些技术博客上开通了零售渠道。

邓世韬认为uArm现在更像一个平台，除了手机和键盘操控，uArm手臂在功能上也正在和体感设备Leapmotion合作，用户可以通过手势操作机械臂，比如操控吸盘吸附手机，或是用机械手抓苹果、整袋薯片和棋子等物品。在程序后台，用户也可以对Leapmotion所开放的接口编程，把uArm变成个人定制化机械臂。

对于uArm来说，怎样获取更多的消费者用户是最为关键的问题。这支团队正在软件库中做一些图形化编程，这意味着不需要用户自己编程，只要点击一个功能图像，机械手臂就可以做出相同的动作。

目前uArm机械手臂精准度在0.5厘米，邓世韬认为将材料、结构、减速箱齿轮间隙等问题优化之后，机械手臂操控可以精确到毫米级别，这将会有一个更为广泛的应用场景，比如写字和绘图，甚至是外科手术。

机械手臂范文第2篇

一、引言

气动机械手臂是气动技术在机械加工领域运用最多的一种技术，其具有质量好，重量轻，操作简单，性能稳定以及环保节能灯特点。气动机械手臂主要采用模块化的设计模式，尤其是使用当前传输技术的气动机械手臂，使用可多次编程的阀岛技术进行控制，同时，其气动伺服系统，也全部采用模块化的设计进行组装，便于进行精确定位 [1]。

本文的核心内容是研发构建一种定位精确、适用性广的气动机械手臂，对研发过程中具体涉及的机械原理和系统配置进行了研究，设计了基于三菱的FX2N可编程控制器的控制系统的硬件和软件。

二、气动机械手臂总体结构设计方案

气动机械手臂有多种类型，根据具体运动模式，可以区分为圆柱坐标、球式坐标、直角坐标和关节式四种机械类型[2]。机械手臂的运行组件由主体和辅助部件组成。用来改变抓取对象的空间位置的组件称为主运动部件，主要包括手臂部位和立柱部位，而单纯改变抓取对象方位和状态、不涉及空间位置改变的组件就是辅助运动部件，主要有手腕和手指部位。

气动机械手臂的工作为两个位置点之间的材料移动工作，因此机械手臂要具有基本的升降、回转和伸缩能力，因此，这里采取圆柱坐标式构造模式，此处机械手臂保留三个自由度，即升降自由度（用x表示、包含上升下降两参数）、回转自由度（用θ表示，有正转反转两个参数）和伸缩自由度（用r表示，分为伸展和收回两个动作）。该机械手臂的运动模式如图1所示。

图1 机 械 手 臂 运 动 简 图

三、控制系统的功能及结构分析

控制系统的设计首要问题是如何选择一台理想的PLC（主要是规格和型号），其次是PLC的I/O（输入/输出）点和设备的配置。然后是程序流程设计与程序编制[3]。

1、直线控制单元的控制

如图2所示为气缸的位置控制器及其构成图。图中气管线路用虚线代表，电线或电缆用实线表示。控制器的信号来自PLC，PLC是这部分的核心，通过磁传感器识别气缸到达的位置，达到实时精准地控制气缸。

2、 PLC控制硬件

要实现系统的主要功能，就必须对此气动机械手的每一个动作都要求要有一个手控的按键。为保证机械手执行工作的准确性，就要求在程序设计时要考虑到相互牵连的功能。在现实情况中，控制机械手的启动按键和停止按键必须要在一起的，这主要在于设置控制机械手的启停时考虑到节省PLC的输入输出点数这个因素。系统在运转时，要保证机械手的工作在一个正常的循环周期内。在设计时考虑到在机械手在进行每一个周期的工作时，机械手的设定值按系统主体需要设定，比如正转、反转、上升、下降、伸出、缩回、加紧、放松。每次开始前，需重新设定，使机械手回到原来的位置，进行工作，也就是所谓的“回原点”。对于回原点，包括自动式和手动式。根据系统需要选择PLC的型号，并对PLC端的输入输出点进行I/O分配，相关的分配表如表1所示。

图2 直线控制单元构成图

3、PLC控制软件

在连续模式下，机械手的运行是按照操控主体的初始设定进行的，要保证整个连续模式下的系统的高效运行[4]，就要求在操作之前检验整个系统的操作是否处在真正的设定值上。整个操作可利用各个具体的操作按键操控气缸的运行，在到达相对应的初始位置时再对气缸的运动进行减压、停止，这就保证了整个系统合理有效的会到初始值的原点。对于正处于连续模式的机械手来说，当系统被手动操控回到原始位置时，整个系统会自觉的进入到下一个正常的循环中。图3所示为循环动作梯形图。

图3 循环动作程序段

四、结论

对气动机械手的构造进行模块化整理，对气动机械手的整体进行相关的分析和设计，对其气动位置控制系统进行了深入研究，对气动机械手的控制系统的硬件、软件进行了设计。经过调试运行，达到了预定效果。实践证明，所开发的以PLC为核心的气动机械手控制系统，运行可靠性高，操作简单方便，环境适应性强。

参考文献

[1]李超.气动通用上下料机械手的研究与开发[D]. 西安：陕西科技大学. 2003.

[2]陆鑫盛.气动新技术讲座――模块式气动机械手[J].液压气动与密封.2001（6）： 31～43.

[3]劳俊，伍世虔，杨叔子.模块化与现代制造技术[J]..制造技术与机床.2004（9）： 40～42 .

[4]魏志强，孙旭光，群，刘继刚. 可编程控制器在气动机械手控制中的应用[J].液压与气动，2002（6）：18-20 .

机械手臂范文第3篇

关键词：汽车玻璃企业；机械手臂；类型；特点；应用

玻璃企业是汽车行业中自动化程度提高最快的一部分，通过应用机械手臂的方式，减少了大量的作业人员，而且通过提升自动化程度的方式，在减少人工成本的同时，提高了劳动效率，降低作业人员的劳动强度。现阶段，我国绝大多数的汽车玻璃企业都已经完成了机械手臂的安装和使用，取得了明显的效果，在激烈的市场竞争中获得了成功，其中部分企业已经将发展方向瞄准了国际市场，并且通过提高自动化程度以及产品质量的方式，获得了大量的国际订单。

1 汽车玻璃企业机械手臂的种类

榱嗽谏产过程中减少消耗、提高劳动效率、保证产品质量，因此汽车玻璃企业都已经广泛使用了机械手臂。机械手臂的使用能够更好地利用平衡原理，在保证玻璃安全的前提下，更加快捷、高效的在狭小空间内完成玻璃的移动定位，这一过程只需要作业人员的简单点动。现阶段使用的机械手臂按照结构形式，我们可以将其分为两类，分别是硬臂式机械手臂以及软索式机械手臂两种，企业应根据生产过程中的实际情况进行选择。下面我们分别对两种机械手臂进行分析、描述：

1.1 硬臂式机械手臂

硬臂式机械手臂由四部分组成，分别是夹具部分、机械手主机、气路控制系统以及地面行走机构。硬臂式机械手臂能够在厂房高度有限、工件重心远离悬挂点，并且工件需要倾斜或者反转的情况下使用。与此同时，硬臂式机械手臂配备有储气罐，能够保证在断气状态下继续使用一循环，而且还能够发出警报，在压力下降到一定程度时，启动自锁功能，保证零件的安全。由于硬臂式机械手臂配备有安全系统，因此操作人员无法在工件在运输过程中、未妥善方式的情况下进行释放。通过非标夹具的配合使用，硬臂式机械手臂的适用范围大幅扩展，几乎可以起吊任意形状的工件，因此这种机械手臂的适用范围极为广阔。

1.2 软索式机械手臂

软锁式机械手臂的功能与硬臂式机械手臂基本一样，而且通过配备储气罐的方式，断气状态下继续使用一循环，并且能够向操作者提出警报。软锁式机械手臂通过配合使用各种非标夹具的方式能够实现生产范围的扩大，这种生产方式具有简单实用、价格低廉的特点。

2 机械手臂的特点

机械手臂具有通用性高、可编程、体积小、重量轻、拟人化以及机电一体化等特点。除了部分专门设计的非标机械手臂外，绝大多数的机械手臂都能够执行不同的作业任务。例如：通过更换末端操作工具执行不同的作业任务，而且机械手臂在结构上类似于人体，由电脑控制可以进行多种动作，完成不同的任务。由于机械手臂能够进行再编程，因此我们可以完成小批量、多品种的生产制造。此外，由于机械手臂涉及到多种专业技术，是微电子技术、计算机技术、网络技术以及机械技术的综合应用。

机械手臂最显著的特点就是能够降低作业人员的劳动强度，在保证产品质量的同时，提高生产效率。机械手臂的动力是电能，设备本身通过提前输入程序，过程中进行有效保养，就可实现机械手臂的快速、敏捷、不停顿、精确地动作，因此能够在保证产品的质量的同时，提高生产效率。最后，机械手臂的应用，避免了企业作业人员在危险环境下作业的几率，有效提高了企业的安全生产水平，为企业的长远发展提供了有力支持。

3 机械手臂在实际中的应用

汽车玻璃均为安全性玻璃，主要有钢化玻璃以及夹层玻璃两种，在前风挡上采用的是夹层玻璃，避免由于玻璃碎裂而对驾驶员造成安全威胁，而汽车的侧后风挡大多数都采用钢化玻璃，保证在被外力破坏时，能够碎裂成碎小钝角颗粒，避免对汽车内成员的二次伤害。虽然这两种玻璃在使用过程中都能够有效保证驾驶员以及车内其他成员的人参安全，但是生产过程中，由于半成品玻璃未经过热处理，仍旧会给作业人员产生安全隐患，因此绝大多数的汽车玻璃企业都通过加大机械手臂的应用来缓解这种情况。

汽车玻璃加工过程中最为危险的一道工序就是将原片玻璃搬上工作台，而且由于原片玻璃的尺寸过大，极易在运输过程中造成损伤，导致玻璃碎裂的可能性增加。现阶段汽车玻璃企业中应用的六轴机械手臂就有效解决了上述问题。

在机械手臂前段安装波纹真空吸盘、顶针、光控以及超声波传感器等零件来协调机械手位置，自动进行玻璃的吸附，保证能够平稳将其从货架上运至输送台上。绝大多数的六轴机械手臂前段至少安装三个控制系统，使玻璃面与吸盘整体面平行。六轴机械手能够多方位隐形调节使其达到满意的平面及角度，通过归纳总结，这种机械手具有精度高、灵活性强、适应性好的优点，但是由于价格高、维修困难，需要固定底座位置等原因，也在一定程度上限制了技术的应用。

现阶段，很多汽车玻璃企业都与大学、设计院等进行有机联合，根据企业的实际生产情况设计机械手臂，例如：北京某汽车玻璃企业同北京某大学联合，设计了一套既经济实惠，又能够满足生产需求的机械手臂，由于企业的生产车间内空间狭小，将手臂设计成吊挂式，这种手臂在实际的应用过程中展现出了效率高、操作简单、结构简单以及维修方便的优势，在初加工阶段应用的效果非常明显，但是由于对吸附玻璃时对摆放精度要求较高，因此不能在复杂工序中使用。

最后，我们常用的汽车玻璃有锡面和非锡面两种，通过六轴机械手臂我们能够将锡面相反的玻璃翻转过来，这就通过搬运过程中检测的方式，保证了玻璃的摆放顺序，还能够加快生产流程，避免安装错误情况的发生。

机械手臂作为汽车玻璃企业中应用频率最高的设备之一，很大程度上决定了企业的未来发展情况，因此现阶段大量的资金以及人力偏向于机械手臂的研究与改进。相关资料表明，未来的机械手臂必然会向着精度高、定位准确、模块化、机电一体化、多臂机械手以及联网机械手等方向发展。未来的机械手臂在完成现有工作的同时，通过大量先进技术的应用实现更高精度的生产与运输，将随机误差控制在最小范围内；而且机械手臂还能够通过不同模块组合的方式，完成不同的生产任务，具有极高的灵活性；机电一体化的实现，还能够减少设备的占地面积，降低维修、检查难度，提高可靠性；鉴于未来复杂的生产条件，以及较高的生产效率要求，多臂机械手必然会应运而生；与此同时网络技术的发展，也会使机械手的生产更加灵活多变。

4 结论

伴随着我国汽车行业的快速发展，汽车玻璃企业也迎来了发展的契机，因此现阶段绝大多数的汽车玻璃企业都在通过加大机械手臂应用，提高生产效率，保证生产质量的方式，促进企业核心竞争力的增长。笔者希望能够通过本文对机械手臂的探讨，引起大家对机械手臂重视程度的不断提升，再一次提升汽车玻璃企业的生产自动化水平，间接促进我国汽车行业的发展。

参考文献

[1] 王国顺.浅析机械手臂在应用过程中的常见问题与对策[J].机械管理开发，2015（09），78-79.

[2] 李文明.刍议汽车玻璃企业当中机械手臂的应用现状与发展趋势[J].制造业自动化 ，2016（10），32-33.

机械手臂范文第4篇

关键词：智能机械手臂;造型设计;研究

前言

作为一种智能化程度较高的生产制作工具，智能机械手臂在近期得到了广泛的应用和长足的发展。研究智能机械手臂的造型设计，能够更好地完善机械手臂的外观，从而更好地与其功能相融合。本文从介绍其造型设计的特点着手研究。

1.智能机械手臂造型设计特点

1.1功能原理对造型的影响

智能机械手臂的功能依附于机构工作原理而实现。目前市场上常见的机械手臂有多轴和三轴等，尤其以六轴机械手臂应用较为广泛。在造型设计时需先确定机械手臂大致形态与结构比例，再考虑各个关节的连接方式、造型元素、细节形态及图形化设计等。机械手臂造型可采用全包裹式或半包裹式，双臂式或单臂式，都以功能需求为造型基础。产品形态是表达产品设计思想与实现产品功能的语言和媒介。在造型创新的过程中，考虑机械手臂的关节结构及传动规律，在此基础上进行造型设计才具有实际意义。

1.2造型特点对比分析

（1）同一品牌的产品设计具有家族化色彩偏好及造型曲线偏好，在保证功能与审美的基础上融入产品族造型基因。产品族设计是企业竞争的有效手段，使产品能获得统一的家族特征。

（2）轻载机械手臂与重载机械手臂的造型元素选择具有差异性，轻载机械手臂重视灵活精确，因此多采用线元素来塑造，强调形态的轻松、灵动，采用双臂设计将关节电机内置;重载机械手臂重视力量感与安全可靠性，造型多采用体元素与较宽大的面元素来凸显产品厚重感。同时采用较大的基座设计，一方面符合载重需要，另一方面使视觉重心下移，下降的视觉感官是稳定、可靠的，凸显了造型的力量感，增加人对机械手臂载重可靠性的心理感受。

2.智能机械手臂设计中的主要构成

2.1执行机构

（1）手部：手部安装在手臂的前端。手臂的内孔中装有传动轴，可把运用传给手腕，以转动、伸曲手腕、开闭手指。机械手手部的构造系模仿人的手指，分为无关节、固定关节和自由关节三种。手指的数量又可分为二指、三指、四指等，其中以二指用的最多。可根据夹持对象的形状和大小配备多种形状和大小的夹头以适应操作的需要。

（2）手臂：手臂的作用是引导手指准确地抓住工件，并运送到所需的位置上。为了使机械手能够正确地工作，手臂的三个自由度都要精确地定位。

（3）躯干：躯干是安装手臂、动力源和各种执行机构的支架。

2.2驱动机构

（1）液压驱动式：液压驱动式机械手通常由液动机、伺服阀、油泵、油箱等组成驱动系统，由驱动机械手执行机构进行工作。通常它的具有很大的抓举能力，其特点是结构紧凑、动作平稳、耐冲击、耐震动、防爆性好，但液压元件要求有较高的制造精度和密封性能，否则漏油将污染环境。

（2）气压驱动式：其驱动系统通常由气缸、气阀、气罐和空压机组成，其特点是气源方便、动作迅速、结构简单、造价较低、维修方便。但难以进行速度控制，气压不可太高，故抓举能力较低。

（3）电气驱动式：电力驱动是机械手使用得最多的一种驱动方式。其特点是电源方便，响应快，驱动力较大，信号检测、传动、处理方便，并可采用多种灵活的控制方案。

2.3控制系统

控制系统可根据动作的要求，设计采用数字顺序控制。它首先要编制程序加以存储，然后再根据规定的程序，控制机械手进行工作程序的存储方式有分离存储和集中存储两种。分离存储是将各种控制因素的信息分别存储于两种以上的存储装置中，如顺序信息存储于插销板、凸轮转鼓、穿孔带内;位置信息存储于时间继电器、定速回转鼓等;集中存储是将各种控制因素的信息全部存储于一种存储装置内，如磁带、磁鼓等。这种方式使用于顺序、位置、时间、速度等必须同时控制的场合，即连续控制的情况下使用。

3.造型设计规律分析

3.1形态仿生曲线运用

机械手臂形态设计要体现力量与美感的双重诉求，需从点、线、面、体等形态元素中体现。德国KUKA公司推出的重载机械手臂承载力可达1300kg，外形采用了仿生学设计，曲线较为平滑、舒展流畅、整体感强，充满了向上的张力。瑞士ABB公司的重载机械手臂，最大承载力500kg，相比之下，该形态曲线转折较多，大量折线的运用使机体轮廓线较为琐碎，削弱了机体线条的流畅性。

3.2色彩运用

色彩依附于产品形态而存在，人对造型设计的第一印象来自其色彩。机械手臂一般采用具有一定辨识度的色彩作为产品主色调，增强品牌的识别度。意大利COMAU公司生产的机械手臂，选用红色作为主色调，体现了意大利文化中的奔放、热情;德国KUKA公司生产的轻载机械手臂，选用浅色为主色调，表达质轻、高效、灵动的特征，同时可缓和视觉紧张感，局部采用高纯度亮色作为点缀，强化视觉中心，增强产品的色彩节奏感。产品色彩的选择需考虑与环境色的搭配，可使场景功能区分明确，色彩对比分明，营造严谨的工作环境。

3.3材料与质感的运用

机械手臂的外壳材料需保证一定的强度要求，并体现材质感。德国KUKA公司生产的工业机械手臂，采用新型碳纤维加强材料，机身质量较轻但强度却很高，同时能保持具有一定光泽度的质感。日本YASKAWA公司仿生家用双臂机器手，机身采用哑光浅色塑料，手臂采用高光泽度亮色塑料，给人轻巧、亲和的感觉。

4.结束语

通过对智能机械手臂造型设计的相关研究，我们可以发现，作为一种实际应用效果良好的人工替代工具，智能机械手臂的造型可以进行更深度的优化。有关人员应该根据智能机械手臂的实际应用环境，研究制定最优化的造型设计方案。

参考文献：

[1]蒋新松.未来机器人技术的发展方向[J].机器人技术与应用，2012（02）：2-5.

[2]蔡自兴.21世纪机器人技术的发展趋势[J].南京化工大学学报，2010（24）：73-77.

[3]刘燕，刘洋.基于变柔性关节的机械臂运动误差研究[J].机械设计，2010（12）：62-65.

[4]张成忠.工业设计工程基础II――创意机构设计[M].北京：高等教育出版社，2011：590-592.

机械手臂范文第5篇

由度机械手臂实验装置，VC++上位机界面通过串口控制机械手臂的运行，借此六自由度机械手实验装置可以在实验室内测试各种控制算法和控制理论，为机械手控制研究提供极大的便利。

关键词：机械手 模块设计 控制系统

机械手主要应用于劳动密集型的加工行业，代替人类完成单调重复的劳动，提高生产效率和产品合格率。机械手的应用扩大了人的手足和大脑功能，使人类避免从事危险、有害、低温和高热等恶劣环境中的工作[1]。目前已广泛应用于汽车制造、家具制造、服装加工等领域。

1 机械手机构设计

1.1 底座结构设计 底座是用于安装手臂、动力源、控制器和驱动机构的支架。本机械手底座支架装有一个减速电机和一个智能控制器，如图1所示：

1.2 手臂结构设计 手臂是连接底座和手部的中间部分，有无关节臂和有关节臂之分，目前采用的手臂大多为无关节臂[2]，本文采用有关节臂。

手臂的作用是引导手部准确的抓住物体，并运送到所需要的位置上。为了使机械手能够准确的工作手臂的三个自由度都要准确的定位。本机械手手臂结构采用三个SR-403P舵机及其相关卡口工件组成，三个自由度可使机械手手臂结构更加自由灵活地运动，手臂结构如图2所示：

1.3 手部结构设计 手部安装在手臂的前端。手部由两个舵机控制，从而实现手腕的反转和手指的关闭。

机械手手部的构造系模仿人的手指，分为无关节、固定关节和自由关节三种[3]。手指的数量又可分为二指、三

指、四指等，其中以二指用的最多，设计时采用的二指结构，其中一指固定，另一指由舵机控制。手指可根据夹持对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作的需要。所谓没有手指的手部，一般是指真空吸盘或磁性吸盘。机械手手部结构包含两个自由度，一个自由度用于夹持物件，另一个自由度用于反转手腕，两个自由度均由HS-7955TG舵机实现，手部结构如图3所示：

机械手装配完成后的整体设计效果图如图4所示：

2 机械手臂驱动设计

常见的驱动机构主要液压驱动、气压驱动和电气驱动。其中以液压驱动、气压驱动应用的最多，而电动驱动应用的比较少。液压驱动主要是通过缸、阀、油泵和油箱等实现传动。具有体积小、作用力大，动作平缓，调速方便等优点，但需要配备油泵等动力设备，系统复杂，成本较高。气压驱动所采用的元件为气压缸、气马达、气阀等。以空气作为动力传递媒介，具有维护简单、方便，运行清洁，但因空气的可压缩性比价高，一般难以线性控制。电气驱动采用的不多，一般以电机作为动力源，用大减速比减速器来驱动执行机构，系统简单，维护方便，但因电机功率原因，很难达到较高的功率输出，不适合高负荷野外工作。

2.1 机械手驱动方式的选择与设计 因为本文所设计的六自由度机械手为实验室内部研究使用，故不需考虑能源供给和功率问题，反观液压驱动和气压驱动都需要庞大的配套系统来支撑驱动，所以本文采用电气驱动方式。驱动元件主要包括减速电机和舵机。图1中的减速电机采用OpenCS5A/8A智能驱动器进行控制，实现其速度控制和位置控制。OpenCS5A/8A是一款应用最新的DSP控制技术开发的集运动控制、驱动、PLC功能于一体的智能控制

与数字伺服驱动器，内嵌高级运动控制语言（TML），使其易于实现无刷直流，无刷交流（矢量控制）旋转或直线，有刷伺服电机的单轴与多轴控制。机械手的其余关节使用舵机控制，舵机是一种位置伺服的驱动器，控制信号是PWM信号[4]，利用占空比的变化改变舵机的位置。舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分的脉宽一般在0.5ms-2.5ms范围内，其实是利用调节固定周期内的占空比来控制角度的变化。具有控制简单，安装方便等优点。

2.2 机械手控制系统通信设计 机械手的控制系统设计主要包括驱动机构（减速电机和舵机）的控制、上位机控制界面的设计以及上、下位机之间的串口通信等。机械手控制算法经上位机解算后将控制信息经串口发给下位机MCU，下位机根据位置信息分别控制各个减速电机，从而实现机械手的精确控制[5]。

3 基于VC++的控制界面设计

上位机控制界面主要包括五路舵机控制区、一路电机控制区、机械手运行示意图等几个部分，如图5所示。

舵机控制采用滚动条的方式，并将每个舵机转动的角度实时显示在右侧的编辑框内；电机控制采用速度控制，主要包括电机的正转、反转、停止等；机械手运行示意图显示机械手的运动情况，当某个舵机或电机运行时，示意图上相对应的舵机或电机位置将会加亮，表示这一舵机或电机正在运行[6]。

4 结论

论文主要提供了一种机械手的设计思路，进行硬件制作和控制系统的设计，最终实现机械手的实时控制。解决了减速电机控制、多路舵机控制和上、下位机之间串口通信等难点问题，为实验室机械手位置控制算法的研究提供了实验研究基础，为实验室研究机械手更加精确而又复杂的控制算法提供了实验平台。

参考文献：

[1]范小兰，赵春锋.基于PLC的机械手控制在MCGS中的实现[J].制造业自动化，2012，34（18）：6-8，25.

[2]关明，周希伦，马立静，宋蔚.基于PLC的机械手控制系统设计[J].煤矿机械，2012，34（14）：120-121，142.

[3]张普行，严军辉，贾秋玲.六自由度机械手的运动学分析[J].制造业自动化，2011，33（20）：68-71.

[4]付丽，刘卫国，伊强.单片机控制的多路舵机用PWM波产生方法[J].驱动控制，2006，29.

[5]龚建伟，熊光明.Visual C++/Turbo C串口通信编程实践[J].电子工业出版社，2004，46-48.

机械手臂范文第6篇

关键词：轴承变形量 SCARA型机器人 手臂柔顺度

中图分类号：TP241 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0215-01

随着科技进步和社会发展，搬运的负载越来越大，只有设计出更大负载能力的机械手，才能在国际高端市场占有一定立足之地。

许多单位和学者对机械手手臂柔顺度展开了研究。常治斌在长臂机械手手臂结构设计中，除考虑强度问题外，还要考虑刚度问题，即机械手在抓起工件后，手臂受力会产生变形[1]。要使机械手满足位置精度要求，必须控制机械手手臂在受力后的变形值，使它在允许范围内。采用梁单元的有限元法，着重介绍了截面尺寸不同的长臂机构手手臂的静、动态特性分析程序设计及计算实例。林异捷等人对全液压铅残极板移载机械手提升手臂装置进行运动学分析[2]。通过对移载机械手提升机构进行建模并实现简化，采用正向运动学和逆向运动学的分析方法，建立起支撑杆的位移、速度、加速度与对应液压缸的位移、速度、加速度之间的关系。通过仿真软件对所得的运动学方程进行了验证，提高最终结果的准确性。利用所得到的研究结果，可以为移载机械手的动力学分析、运动轨迹规划和控制系统及液压系统的设计提供重要依据。杨振针对手臂模型未知和动态环境下的仿人机器人手臂柔顺性控制算法[3]，根据不同任务研究了在线控制仿人机器人手臂的柔性。通过仿真研究表明，合理的调整阻抗参数在实际力控制过程中至关重要，它可以有效地减少机械手与环境接触时的冲击力。同时对基于神经网络逆系统的阻抗控制算法作了仿真研究，仿真结果表明该算法的效果较理想。本文计算由球轴承引起的手臂下垂量使用的是赫兹接触理论。赫兹理论做了以下的假设[4]。对于滚动轴承内部的接触问题来说，这些假设基本上是成立的。

材料是均匀的；

接触区的尺寸远远小于物体的尺寸；

作用力与接触面垂直（即接触区内不存在摩擦）；

变形在弹性极限内进行。

使用赫兹接触理论可以计算出接触面的尺寸和应力。当钢与钢接触时最大赫兹接触应力可简化为平均赫兹接触应力

其中Q是接触载荷。

本研究使用的软件是SolidWorks Simulation[5]。SolidWorks Simulation 是一个与 SolidWorks完全集成的设计分析系统。所涉及的具体内容有：线性静态分析、频率分析、动态分析、线性化扭曲分析、热分析、非线性分析、跌落测试分析、疲劳分析、压力容器设计和横梁和桁架。

该软件采用了有限元方法（FEM）。FEM是一种用于分析工程设计的数字方法。FEM由于其通用性和适合使用计算机来实现，因此已被公认为标准的分析方法。

SolidWorks Simulation节省了搜索最佳设计所需的时间和精力，可大大缩短产品上市时间。通过减少产品开发周期数量来缩短产品上市时间。快速测试许多概念和情形，然后做出最终决定，这样，就有更多的时间考虑新的设计，从而快速改进产品。

洁净机器人手臂主要应用于半导体、硬盘、平面显示器和太阳能产业中的晶片搬运，机器人手臂的刚度必须满足不同工位、有无负载所引起的末端高度下垂量要求，即为柔顺度定义。

机器人柔顺度计算包括两部分：第一部分是轴承变形量的计算；第二部分是对手臂进行有限元分析，得出末端下垂量。本文以SCARA型三关节机器人手臂作为计算对象，每个转动关节选用两个深沟球轴承作为选择支撑。SCARA型机器人手臂受力分析如图1所示[6]。

1 轴承变形引起的下垂量计算

首先，利用机器人手臂的三维模型，分别对三个关节进行质量和质心位置评估后可得到手臂各关节承受的力矩。然后，通过受力分析，计算出各个轴承所受到的载荷力。

计算辅助变量

其中：1-I，1-II与2-I，2-II，分别为包含两接触物体1和2的主曲率的平面，为曲率。

计算出后，查赫兹接触系数表，可得出。

当钢与钢接触时，弹性趋近量计算公式可简化为：

其中：Q为轴承所受载荷力。

最后，将机器人手臂有负载和无负载时轴承引起的末端下垂量做差，可得到负载引起的末端下垂量为3.691 mm。

2 机器人手臂变形引起的下垂量计算

通过SolidWorks Simulation软件对手臂有负载和无负载两种情况进行有限元分析。将有负载和无负载的手臂最前端变形量做差，即为不考虑轴承变形作用下的手臂变形量。此时计算出的手臂变形量为3.324 mm。

3 结语

本计算方法以SCARA型机器人手臂为例，计算结果7.015 mm与实验值6.795 mm误差仅为3%。因此，这种计算方法可以满足洁净机械手产品柔顺度的计算要求。

参考文献

[1] 常治斌，方炜镖，孙传琼，等.长臂机械手手臂结构的有限元分析[J].湖北汽车工业学院学报，1996（2）.

[2] 林异捷，袁锐波，衡杨，等.移载机械手提升手臂装置的运动学分析[J].机床与液压，2012（19）.

[3] 杨振.基于阻抗控制的机器人柔顺性控制方法研究[C]//东南大学自动控制系统论文集，2004.

[4] 冈本纯三.球轴承的设计计算[M].黄志强，译.北京：机械工业出版社，2003.

[5] 陈超祥.SolidWorks Simulation高级教程[M].北京：机械工业出版社，2011.

机械手臂范文第7篇

摘要:

SCARA机器人常用于精密装配和加工，其机械本体、驱动控制、减速器、电机等都会影响SCARA机器人的精度和运动速度。主要针对一台SCARA机器人对其进行实验台搭建，测试其重复定位精度和运动速度，为SCARA机器人性能指标的评定提供一种参考性方法。

关键词:

伺服电动机;机械臂;SCARA;机器人

收稿日期:2015－06－260引言SCARA工业机器人适合于平面定位，完成垂直方向安装等任务。SCARA多关节机器人的特点有速度快、运动灵活、结构小巧紧凑、定位精度高等。SCARA多关节机器人极大地提高了对多层次多环节装配工作的适应性，使生产效率获得提高，而降低了其本身成本。SCARA工业机器人诞生至今已有四十多年［1－2］。依据富士经济调查公司于2011发表的研究报告，日本Epson公司和Yamaha公司在SCARA机器人市场份额上居前两名。由于国内工业机器人起步晚，SCARA机器人的发展受到极大地影响。我国第一台高性能精密装配机器人是上海交通大学于1995年研制的一台SCARA四轴装配机器人［2－3］。其技术特点:机器人运动采用直接驱动技术，进而减少了减速器等带来的传动误差，保证了有较高的定位精度和较快的运动速度。该工业机器人装有高精度高分辨率的力觉和视觉传感器，其控制板采用了多任务操作系统，并具有离线编程的功能。

上海大学也在同期研制了“上海1号”、“上海2号”等工业机器人。在国产SCARA机器人研发企业中，沈阳新松机器人自动化股份有限公司产品重复定位精度达±0．04mm，哈尔滨博实产品的重复定位精度为±0．08mm。国产SCARA机器人在国内工业生产线上也被广泛应用，可与日本等国外SCARA工业机器人相比，但无论是在机器人电路设计，还是在结构的流线型设计及定位精度等方面都存在极大差距［6－7］。影响工业机器人定位精度因素很多，但机器人关节用的电机及其组件，对机器人的定位精度有较大影响。因此，本文将开展对SCARA机器人重复定位精度和运动速度测试方法的研究，可以为进一步改进电机的设计提供参考，同时也提供了一种SCARA机械手臂运动的重复定位精度和速度测量实验方法。

1实验方法

SCARA机器人由机体和控制系统组成，如图1所示。机械臂的运动是通过控制伺服电机而实现的。通过对设定机械臂运动的不同路径及位移，调节机械臂不同轴向位置进而多次对千分表进行撞击并记录相关数据，借用概率统计分布相关方法可以得出所撞击次数中相应的撞击位置偏差，进而可得到相应的精度，具体实验图如图2所示。为了测定相应的机械手臂的运动速度，可以调节机械手臂不同速度下撞击一个回路电路开关，然后利用示波器记录脉冲个数，进而可以求得机械臂运动的平均值，具体实验图如图3所示。因为机械臂是匀速运动的，所以所求得的平均速度即为机械臂在当前时刻的运动速度。实验中所用测定位精度的千分表为表盘千分表，其测量精度为0．001mm，表盘千分表完全满足机械臂定位精度测量的要求。实验前先将千分表调零位，保证机械臂在规定运动位移两端点时轻轻碰撞侧头。记录数据时，只需读指针相对零位转过的格数，最终在处理数据时将所读格数乘以0．001mm，即可得到机械臂在指定点的定位精度。通过多次重复测量，即可得到重复定位精度。

2重复定位精度测试

将SCARA机器人底座固定于钢架基座上并进行原点回零位设置，设置不同的机械手臂工作路径和工作位移，如图4所示。记录机械手臂X轴和Y轴分别在手臂行程为－200mm，－100mm，100mm和200mm时，分别撞击千分表50次，记录撞击千分表显示的数据，如表1所示。将撞击千分表的数据以标定的原点为坐标原点，用软件画出在相应坐标下的记录点，然后以0.03mm为半径做圆，可以得到落在0．03mm为半径的圆内点的数目，用数理统计的方法进而求得相应的定位精度。实验结果如图5～图7所示。根据图5，X轴不同行程下不同速度的重复定位精度测量比较结果可以看出，X轴的行程为100mm时，除了初始测量时个别实验值落在0．01mm之外，其它所得实验定位精度偏差均在0～0．01mm之间。X轴的行程为－100mm时，所得实验定位精度偏差均在0～0．016mm之间。通过上述分析可以得知，行程距离为10mm时，X轴的重复定位偏差的最大幅值为0．016mm，则可得其重复定位精度为±0．008mm。根据图6，Y轴不同行程下不同速度的重复定位精度测量比较结果可以看出，Y轴的行程为200mm时，所得实验定位精度偏差均在0～0．013mm之间。Y轴的行程为－200mm时，所得实验定位精度偏差均同样均落在0～0．02mm之间。通过上述分析可以得知，行程距离为200mm时，X轴的重复定位偏差的最大幅值为0．02mm，则可得其重复定位精度为±0．01mm。根据图7可以分析Z轴不同行程下不同速度的重复定位精度，Z轴的行程为50mm时，所得实验定位精度偏差均在－0．005～0．003mm之间。Z轴的行程为75mm时，所得实验定位精度偏差均落在0．0005～0．014mm之间。通过上述分析可以得知，行程距离为50mm时，Z轴的重复定位偏差的最大幅值为0．0035mm，则可得其重复定位精度为±0．00175mm;行程距离为75mm时，Z轴的重复定位偏差的最大幅值为0．0145mm。则可得其重复定位精度为±0．0072mm。通过以上分析可以得知，Z轴的重复定位精度为±0．01mm。

3机械臂速度测试

为了测定X轴和Y轴的运动速度，本文选取了X轴和Y轴在不同位置角度处对应的弧长作为机械臂的行程，通过反复多次测量，可得到相应角度(弧长)对应的速度。在此为了测得机械臂在最大速度运行下的状态，在程序运行中设定了最大速度的不同速率，可获得相应的运行速度。实验图如图8所示。将示波器所记录各向撞击开关的电频数目与机械臂所重复运动次数的距离推导出来，然后将单个行程范围下的平均速度计算出，最终计算出5个不同行程下的平均速度，即为机械臂各轴当前的运动速度。具体测试方法如图3所示，测试结果如表2、表3所示。从表2、表3可以看出，根据机械臂不同转角，可以测得相应速度下对应的速度，而此种速度可以作为一种衡量SCARA机器人运动速度特性的参考。

4结语

SCARA机器人在工业生产中被广泛应用，特别是一些高精度装配和组装的生产线上，因此对于SCARA的重复定位精度和运动速度参数需要进行衡量。机器人关节用电机及其组件，对机器人的定位精度有较大的影响，通过重复定位精度的分析为电机的改进设计提供了指导。本文提出的一种简单的测试方法，可以较为精确地测试其重复定位精度和运动速度，为SCARA机器人性能指标的评定提供一种参考性方法。

机械手臂范文第8篇

郭台铭创建的鸿海精密集团是当前国内最具代表性的制造业巨头，在中国几大企业的出口产值排名中位居前列。“中国已经到了不应该再拿工资作为输出的要件，而且现在年轻人也不喜欢进工厂，所以现在工厂应该走管理、走软件、走控制，一定要自动化。”郭台铭5月中旬在上海曾经这样说道，并表示未来5～7年内将引入100万台机器人（即机械手臂），除减少用工人数外，也是为了提高人力素质，改善薪资。而且，用机械手臂代替人工，还能使生产变得更加自动化。

笔者曾经走访过几家位于北京经济技术开发区的印刷企业，这些企业的管理者亦表示出对管理年轻员工的深深忧虑。仿佛昨天还在谈中国的人口红利将在未来数十年后消失，没想到这么快就要面对年轻一代在想法和做法上同过去吃苦肯干的员工相比的陡然改变。虽然没有网络科技的爆发性发展或电子技术的迅速更迭，但在这个时代，技术力量的发展总会裹胁着制造业的前进，不论挣扎抗拒，还是妥协跟随，眼光长远、不断进取的人总能抢占先机。

印刷业是服务型制造业。印刷企业从接单开始，就在与客户沟通、调整，以做到精准印刷，期间只要出现未纠正的错误或误差，“砸单”就不可避免，继而导致印刷企业的生产受到影响，甚至产生损失。

南方一家很大的标签印刷企业老板经常会到国外参观考察，他观察到一个非常有趣的现象：国外一名员工能管理两台印刷机，而国内一台印刷机却要配备2～3名员工，甚至更多员工。这位老板很奇怪，难道外国人真的比中国人聪明很多？通过深入了解后才发现，国外的印刷企业有完善的自动化系统，可以支撑整个生产的运作。于是，回国后这位老板做出决定，采用自动化软件进行生产控制，并减少一半员工，最终推动了企业自动化管理进程，形成了差异化核心竞争优势，而且这种优势不是别人投入几百万元后就能超越的，这已经成为了企业的内在竞争力。

目前，印刷业的竞争已经超越了10年前的硬件竞争模式，购买几千万元的印刷机并不能打造企业竞争力的“护城河”，而是需要通过软实力的打造和较量，而软实力来自于印刷企业的信息化建设和信息资源整合能力。信息化建设主要体现在企业印前、印刷、印后自动化系统的建立上，当然这个系统的建立不仅需要资金和人员的投入，更需要企业高层管理者观念的转变，加大对自动化系统购买和实施的重视。从目前来看，实施自动化系统需要专业公司、专业人才和专业软件的辅助，而且从印刷整体来看，印前工艺非常重要，所以只有将印前工艺、员工的知识和经验以及客户的信息和习惯相结合，并将这些内容进行数字化、标准化和自动化，才能提升企业生产运营和市场营销的管理水平，同时减少因资深人员流失而导致企业在生产运营、人员培训、客户及订单流失等方面产生的成本。因此，可以说，数字化、标准化和自动化的生产运营流程等这些企业的无形资产才是企业的核心竞争力，才能大大提高企业在市场上进行差异化竞争的实力，为企业挖掘一条深深的“护城河”。

从表面来看，郭台铭是通过机械手臂来助鸿海精密集团一臂之力；而从深层次来看，其实是自动化管理为制造业带来了深刻转型。今天的中国印刷企业，也应效仿鸿海精密集团，为企业引入强有力的“机械手臂”。

那么，印刷企业如何才能拥有“郭台铭的机械手臂”？上海一家国内领先的印刷企业已率先开始积极地进行印前自动化的探索和实践，借用Enfocus智能自动化工作平台不仅提高了生产效率和产品质量，还减少了人员投入，找到了属于自己的“机械手臂”。

资料链接

Enfocus公司成立20年来，主要为设计师和印刷企业提供领先的数字印前自动化解决方案，其主要产品之一—PitStop，作为PDF印前编辑和预飞工具，在业内拥有广泛的应用基础和良好的口碑。2012年，Enfocus公司将其另一个拳头产品—Switch（智能自动化工作平台）带到中国，帮助商业出版印刷企业和包装印刷企业进行工作流程的智能自动化。值得一提的是，Switch能够将企业既有的拼版、色彩管理等系列软件工具整合到自动化平台中，投入低，回报大，而且便捷的中文界面操作、配套的本地化培训和支持服务也可以让印刷企业更快地熟悉并掌握软件的核心功能。

机械手臂范文第9篇

表面看，郭台铭找到机械手臂助鸿海制造业一臂之力；深层次看，使用软件化和自动化管理将会带来制造业的深刻转型。今天中国的印刷企业，和鸿海一样都需要导入强有力的“机械手臂”。

中国的印刷企业，设备上的投入都很大，有点规模的印刷厂几乎都有上千万元的印刷机，个别国际品牌曾一度在海外申请破产保护了，但在中国的销量还是很好。做印刷这个行业，其实是用比较低的加工利润去撬动一个很大的固定资产投资。现在印刷企业都用融资方法买印刷设备，所以需要用持续的加工利润来解决企业的生产成本和资金成本。目前，中国市场上有比较大的印刷生产体量，市场供应量大，但需求却在减少。特别是2012年以来，出口一直在降。对于那些追求高端市场和高端利润的大型印刷企业来说，如果开工一直不足，压力就会比较大。

未来中国的经济发展方式是刺激和拉动内需市场，用内需来促增长。在国内市场，竞争也会越来越激烈，这需要企业不断锤炼服务水平，提高以客户为导向的服务意识。

目前印刷行业的竞争已经超越了十年前的硬件竞争模式，也就是说，购买几千万元的印刷机并不能为企业打造一条保护竞争力的护城河，现在的竞争会集中在企业软实力的较量上。

2012年我走访了华东、华北、华南三个大区的很多印刷企业。在北京亦庄开发区，几位印刷企业的管理者都表示出在管理年轻员工上的深深忧虑，就好像昨天还在谈中国的人口红利将在未来数年消失，今天就需要面对年轻一代较之老一代在想法和做法上的陡然改变。虽然在印刷领域，并没有呈现出相关网络科技的爆发性发展或电子技术的迅速更迭，但整个时代技术力量的发展总是会裹挟着制造业向前。印刷制造业需要实施自动化和信息化，只有眼光长远、不断进取的印刷人才能抢占先机。

我们一方面需要提高以客户为导向的服务意识，另一方面要进行生产的自动化管理，这对印刷企业来说，首先要充分理解自动化对印刷制造业究竟意味着什么。

第一，IT 再造。

IT再造就是把我们传统的印刷企业信息化、电子化，这是日常生产管理迈入信息化管理模式的第一步，也是企业转型的第一步。2012年5月在德鲁巴展，有很多做印刷出版和在线印刷的ERP、MIS系统的厂商来参展，这些信息系统十几年前就在很多行业中被广泛采用，不是什么稀奇事，但不少印刷、出版企业却是刚开始接触。

2011年国内出版公司都在积极地做一件事情，那就是打造在线出版系统，把出书编纂的过程电子化、碎片化，融合进一个在线的多媒体数据库，以后出书、出教材就会更方便。只需要按照关键字搜索，把相关内容找出来，用在线编辑的方法集结成书就可以了。这就是未来的趋势，电子化、可搜索、可重用、一次编辑多次出版，而且还是跨平台出版，文化也就变成了数字资产。

从某种意义上说，印刷企业是为文化出版服务。在国内的印企中，中华商务就一直在积极探索，他们做了数字资产数据库，把很多印刷内容和信息电子化、碎片化，帮出版的客户做出版印刷的媒体数据库。他们还在增强现有技术，就是把印刷品内容和OCR识别、网络搜索等技术结合，很炫，定价也很高。北京雅昌利用多年来在艺术品印刷领域积累的内容和资源，延伸出高端的艺术品藏品拍卖数字信息服务。这正是对企业进行IT再造的好处，利用现有资源开发出了新的服务领域和产品价值，大大增强了企业的核心竞争力。

第二，工具文化。

一个优秀的技术公司应有一个非常强势的工具文化。不断发展、改进公司的内部工具，可以极大提高每个员工的工作效率，减少运营人员的数目。这样一来，既改善了整体协调流程，又减少了整体的开支。

为了帮助工程师更好地进行产品开发，公司要把最好的人才放到工具开发那一块，因为工具做好了，可以达到事半功倍的效果，所有人的效率都可以得到提高。印刷、出版企业都应该是用工具驱动的公司。

以前我们习惯多讲机器、设备，现在要重视标准化管理，要按照ISO标准做公司的组织管理，但是这些都还不够。我们需要更加关注软件工具的利用和效率。基于制造业的特色，软件开发一直是企业的短板，还好工具开发仅仅是手段，而不是目的。我们完全可以让更专业的人来做这样的事，通过付费购买服务，把自己的精力集中在核心产品上。

与机器设备这些物理工具不同，计算机工具可以实现“杠杆效应”的反复积累，通过组合这些“杠杆效应”可以达到更高的层级，发挥更大的作用。所以，我们要学会在日常生产管理各个环节中尽量都采用软件工具。

公司的工作效率会直接影响到公司的成本，也会直接影响到公司内部产品和服务的独创性。工具团队不应该是一个由二线员工组成的“事后诸葛亮”的后勤部门，公司要利用最有才华的工程师，开发或者运用好用的工具，把规范性的规则固化在里面，借助工具进行“强制性”推广，可以解决很多问题。随着逐渐推进的我们对工具的掌握和学习，工具也会更加精确、“聪明”和与时俱进，这就是我们常说的工具智能化。

第三，拉开差距。

要知道郭台铭甚至喊出2013年底将鸿海工人工资增加一倍、追过台湾的平均薪资水平。工资要大幅上涨是必然趋势。中国制造型企业在未来发展之路上，也一定要创造出人工成本以外的更多优势。要取得成功，在战略制定的高度上，就要运用《孙子兵法》的精髓：用绝对的优势，以排山倒海之势压向对手，战胜对手。而利用一切资源拉开和其他所有人的差距，也是企业长足发展、基业常青的必然之路。

现在一些大型印刷企业已经在和我们合作实施自动化管理，借此拉开和竞争对手的差距，这给其他印刷企业同行们既带去了启发也带去了新的挑战。

我们希望，借助自动化手段，印刷企业可以导入自己的“机械手臂”，运用自动化工具的精确、“聪明”、与时俱进的特征，推动企业进行深层次转型，迈向高附加值的服务型制造产业。

机械手臂范文第10篇

脑卒中是由急性脑血管疾病引起的持续性的大脑神经功能缺损，全球85%的脑卒中患者患有偏瘫症状，患者中中年人居多。脑卒中已经成为造成中国、欧洲、美国及其他许多国家的成年人长期残疾的主要原因，并消耗了大量的社会医疗资源。脑卒中患者可出现多种神经功能缺损症状，其中偏瘫和运动障碍最为常见，而上肢残疾患者的手功能障碍往往临床表现为屈曲挛缩、肌力降低、肌张力异常、手指灵活性降低、肢体麻木、拇指运动范围减小、精确抓捏、侧捏、关节运动协调性降低、力量协调性降低等，也会丧失一部分触觉感知和本体感受功能，失去对运动的反馈感知。有报道显示，超过70%的脑卒中患者在发病初期存在上肢功能障碍，在发病4个月后，仍有超过35%的患者存在手部精细功能下降的情况。康复训练是促进这些患者恢复的主要方法。但是由于传统的康复训练治疗时间很长，并且无论是在发展中国家还是发达国家，都始终缺乏合格的治疗师。因此，替代传统治疗方法的康复训练设备的研发非常有必要。当前的产品主要存在以下方面的不足：第一，目前多数的上肢康复结构无法做到灵活控制，与人体上肢关节运动不匹配；第二，现有的康复机构仅能将手操纵成简单的拳头屈曲，无法重现康治疗师对患者进行的康复训练效果；第三，外骨骼类型的康复机构一般结构庞大，而且由于不便于携带以及对患者不够安全，实际上并不适合残疾人士。本研究的目的是开发一种可用于家庭及康复中心的人机工程机械手臂。与现有的康复设备相比，此设备轻便、成本低、可携带，可为不同程度损伤的患者提供适合手部、腕部和前臂的多种治疗性锻炼。本研究不仅是康复机器人领域的热门话题和前言，而且可以应用于医学临床应用，具有重要的学术价值和工程应用价值。

2人体康复机器人上肢运动学模型

为了缓解和恢复病人的上肢运动，基于人体上肢的关节和运动进行了建模。考虑到康复机械手臂使用者的使用安全，并在进行日常必需的活动（例如进食、抓握、梳洗等）方面提供帮助，对上肢运动解剖范围进行了初步研究，为此康复机械手臂确定了合适的活动范围。本文使用普通人手的基本力学行为来简化设计，此康复机器人可实现的运动如图1所示，包括四个手指屈-伸运动，大拇指屈-伸运动，手腕屈-伸运动，手腕桡-尺偏运动及前臂内翻-旋后。康复机械手臂可实现的运动范围如表1所示。根据典型成年人的关节和活动范围为模型，分析上肢的运动特征，建立了修正的D-H参数表，如表2所示。为了获得D-H参数，在此假设坐标系（即在连续的旋转轴之间映射的链接框架，如图2所示）与关节的旋转轴一致并且具有相同数量的阶数，这些D-H参数用于获得齐次传递矩阵。

3人体康复机器人上肢机械结构

该设计主要有两大部件组成，手臂康复训练部分（图3）和拇指康复训练部分（图4）。手臂部分包括由三个线性执行器操作的连杆机构，以方便手、手腕及前臂的锻炼。使用时，柔软的腕带穿过前臂板1后方的两个槽穿戴在患者前臂上，手掌板5位于患者手背位置，前臂板1通过万向节机构4与手掌板5浮动连接，腕带绕过手指板7上的槽与患者手指相连。手及腕部的锻炼由三个线性执行器控制，以更好地促进康复。拇指康复训练部分由前关节1、后关节3、连杆机构4、直线驱动器5及L型联结组成。后关节上的U型联结2与前关节左右的侧板通过U型联结浮动连接，前后关节组成的拇指部分通过连杆机构4与直线执行器5连接，整个机构可通过L型联结6与其他机构连接。使用时，通过柔软的腕带戴在患者拇指上，机械拇指包括前关节与后关节，通过连杆相连接，并分别与拇指的前指骨、后指骨相接触。机械拇指部分与线性执行器浮动连接，控制拇指在特定范围内的屈-伸运动，实现了拇指的锻炼与训练，以更好地促进患者康复。

4结语

本文提出的设计新颖、轻巧、可携带，穿戴方便舒适，在一定范围内适应了手臂及手指长度的个体差异，可为不同程度的手部/腕部/拇指损伤的患者提供治疗性训练，不仅适用于临床，也适用于居家康复训练。患者可以自行或者在康复医师的远程帮助下进行康复训练，这将提高患者的康复率，并降低患者家庭及社会的成本。