1、唐山工业职业技术学院国家骨干校重点建设专业设备可行性论证与审批报告设备名称： 机械手控制系统申请教学单位： 自动化工程系经费来源：购置项目负责人(签名)：购置教学单位负责人( 签名)：填表日期：唐山工业职业技术学院教务处制2011 年 5 月第 1 页重点建设专业设备设备购置项目可 行 性 论 证 与 审 批 报 告仪器中文名称 机械手控制系统仪器英文名称购置数量 6 申请经费 36（万元）拟选厂商 1 唐山陶瓷机械厂拟选厂商 2拟选厂商 3拟选厂商 4拟选厂商 5第 2 页仪器设备主要功能、主要技术规格、及主要用途设备性能和技术指标：本设备为工业机械手实训装置是坐标式机械手，也是机、电、气一
2、体化控制系统。主要由爪、腕、臂、柱、座等组成，可完成爪的加紧放松、腕的回 转、手臂伸缩、立柱升降、立柱回转、底座移 动等 6 个自由度的位置精确控制。培养学生对传感器技术、气动技术 、步 进和伺服电机控制、直流电机控制、机械精确定位等技术综合应用的能力。本装置由 PLC、步 进电机及 驱动器、直流 电机及控制器、旋转编码器、检测传感器、定位执行机构、计算机等组成。手臂伸 缩 定位机构的传动轴为滚珠丝杆，移 动精度可以达到 0.01mm；腕的回转可采用气动马达实现 60 度固定角度回转；立柱回转可采用回转支撑方式，最大旋转角度 270 度；爪的加紧可采用气动吸盘与机械夹可互换的多种方式，实现对板
3、类、颗粒状、型 块物体的抓拿；柱的升降可采用气缸固定伸缩方式。系统具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国标标准。主要用途：用于对机械手的结构性和功能性的认识、操作、控制等方面的实验和研究。可实现机械手单一功能（如爪的抓取方式）和动作连动的多功能实验和研究；可实现步进电机的控制实验与研究、直流电机的控制实验与研究、气动调速控制的实验与研究、PLC 与旋 转编码器的检测控制实验 与研究、 PLC 与各位置传感器的检测控制实验与研究。同 时能够对机械手的传动结构与固定连接形式进行认识性实验。第 3 页、 申请理由（请说明 1.购置本设备的必要性；2.能利用该设备的专业、实训课题、项目。 ）1
4、.购置本设备的必要性本设备为机、电、气一体化设备，可实现 PLC 对多种 执行设备的控制形式，能够实现多科目的单一性实验和研究，也能 实现综合性的 PLC 控制系统的实验与研究。利用 该设备通过实验形式可提高学生的课程实践和知识认识与相应职业素质能力；利用该设备通过实践过程也可实现教师的相关课题研究。本设备的综合性具备 PLC 的控制过程、 传感器的检测过程、控制 电机的调速过程、液压执行元件的节流调速控制过程、机械减速传动过程、机械运动连接形式等多科目的实验与研究功能过程，因而可取代相应的 单一科目的实验设备功能，能够实现多功能的综合性实验与研究。本设备既是实验、实训性设备，也是研究性 设备
5、，因此在提高机电一体化、电气自动化、港控等专业的毕业生职业能力方面、提高相关专业的教师的职业研究能力方面、降低整体实验实训设备造价和提高设备使用率及提高设备相对功能方面是必不可少的专用设备。2.能利用该设备的专业、实训课题、 项目该设备可以适用机电一体化、电气自动化、港控等 专业进行实验实训课程。并可按以下 项目实现六个方面的实训课题：（1）可编程控制器实验实训项目1）一般性逻辑指令；2）高级指令；3）通讯指令。（2）步进电机应用技术的实验实训项目1）电机单步运行状态；2）角位移和脉冲数的关系；3）空载最高连续工作频率的测定；4）定子绕组中电流和频率的关系；5）平均转速和脉冲频率的关系。（3）
6、伺服电机应用技术的实验实训项目1）位置控制系统；2）速度控制系统；3）转矩控制系统。（4）直流电机的实验实训项目1）直流电机的调速控制；2）直流电机调速电路各输出波形检测；3）直流电机调速电路的故障判断。（5）传感器应用技能的掌握和实训1）旋转编码器的检测；2）霍尔传感器的检测；3）光电传感器的检测；4）光纤传感器的检测；5）电容电感传感器的检测。（6）气动技术应用的掌握和实训1）气动调速回路；2）气动缓冲回路；3）气动延时回路；4）差压控制回路；5）互锁控制回路。利用对系统各个主要执行环节的控制过程，可以实现相似课题的实验控制过程和研究结果。如实现 PLC 的顺序控制；用 PLC 实现系统步
7、进电机的开环（或闭环）控制；用 PLC 实现系统伺服电机的闭环控制；用 PLC 实现系统直流电机的闭环控制；用 PLC 实现液压执行系统的控制；用 PLC 实现传 感器对系统 的检测控制等过程。第 4 页、 预计使用效率以及技术经济效益（利用率，服务对象，教学、科研、服务成果）及风险预测。由于该系统为机、电、气综合控制系统，因此具 备 PLC 控制、液压控制、传感器检测等方面的知识内容，其设备使用效率应高于单一知识性实验实训设备。设备利用率应高于普通实验设备一倍以上；服务对象除针对教学用的学生外，还可针对教师应用于机械手的工业化应用研究；在教学方面该设备可实现可编程控制器、步进电机应用、伺服电
8、机应用、直流 电机应用、传感器应用、气动技术应用等六个方面的实训课题；在科研方面机械手在工业化应用研究中主要针对爪的抓取方式、抓取力度、抓取过程的可靠性等 进行实验性研究，找出理 论及实验数据。总之，该设备是多科目的和综合专业教学的实验实训设备和机械手工业化的科研设备。该设备的研制应充分考虑机械手的专业化研究对象，要使机械手的使用对象具有相对普遍性，否则，由于机械手的专业化特点，会使机械手的工业 化应用研究的对象面相对较少，因此在机械手的设计过程中，要充分考 虑机械手的各相关尺寸具有抓取与运输重物对象的适用性；在动力源和执行机构的选型上要充分考虑机械手的输出力具有抓取与运输重物对象的适用性；在
9、机械手各个控制环节的配合上，要注重各控制参数的可调性，防止由于抓取与运输过程的特殊性，造成控制工艺参数不能 实现，因此要注重控制过程参数的调整性与重物对象的抓取运输工艺过程要具有适用性。防止由于设计参数和选型问题造成科研面相对局限，而主要应用于教学。第 5 页三、使用维护技术力量（管理责任人、操作人 员、维 修保养人员）。1、该设备应由专人管理，防止非专业人员进行操作和使用。2、操作人员必须具备一定的专业知识，要 严格按照设备安全操作规程和使用安全要求进行实验和实训。3、该设备的维护必须由专业设计和专业使用人员进行。第 6 页四、专家组论证意见：专家组组长签名：专家组成员签名：年 月 日五、教务处意见处长签名：年 月 日六、主管院领导意见主管院长签名：年 月 日第 7 页
