机械手实训总结范文

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一、机械手背景

机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。它是机器人的一个重要分支。特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。在现代生产过程中，机械手被广泛地应用于自动生产线中，机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲倦，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到应用。

1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。在1962年，美国联合控制公司又试制成一台数控示教再现型机械手。同年，美国机械制造公司也试验成功一种叫Vewrsatran机械手，该机械手的中央立柱可以回转、升降，采用液压驱动控制系统也是示教再现型。这两种出现在60年代初的机械手，是后来国外工业机械手发展的基础。目前，机械手大部分还属于第一代，主要依靠人工进行控制；改进的方向主要是降低成本和提高精度。对于我们维修电工高级工学习机械手来说是比较复杂的，通过我的教学和观察，发现学生的学习方法和技巧还有待提高。

二、机械手结构及工作原理

结合维修电工考证和《国家职业技能鉴定标准》要求，我校与企业联合研制出针对考证训练地模拟机械手，大概分为3个模块：（1）送料机构；（2）抓取机构；（3）分拣系统；采用电磁阀气动控制。送料机构有物料检测，当料槽有物料时，物料检测传感器会发出信号，通过程序控制电磁阀，送料气缸推出物料，等待机械手抓取；抓取机构有3个自由度的控制，每个自由度都规定初始位置，当物料放于指定位置时，机械手开始动作下降，夹紧物料；此过程需要位置传感器来检测抓取物料的精确度；取完后，机械手要放物料在分拣系统中。该系统由传送带带动，有物料检测、颜色检测、金属检测，结合企业生产实际，分拣到不同的收料处。机械手控制涉及气动、电磁阀控制、传感器检测、机械位置调整、硬件电路接线调试综合能力训练，所以学习起来比较费劲。经过3年的教学，总结出自己的一套学习方法。

三、机械手学习

对于机械手，模块化学习是很重要的，使用时要根据各个模块的功能有针对地做练习，这样学习起来会很容易上手。下面介绍模块化分步学习的方法及注意事项。

（1）对于机械手结构，我们把它分为3个模块来学习，如图1所示。供料单元、搬运单元、分拣单元；第一模块上料检测单元，此模块又可分为物料检测、推送物料、循环供料；物料检测主要用于入料口，并在需要时将料仓中物料送至抓取搬运平台，为搬运单元做好准备。在物料检测过程中需要注意调整检测传感器的灵敏度，因为这是机械手搬运过程的第一步中的第一个环节，如果这里检测出现错误就可能导致搬运单元过程的失败。此过程需要循环进行，下一次何时开始推送物料要看机械手把第一次的物料是否安全无误地搬运到指定位置，这是供料单元在程序编写过程中要注意的。

（2）搬运单元，在整个搬运系统中，此环节最为重要、复杂。涉及到机械知识、气动控制、传感器知识、PLC程序控制设计等方面的内容。在机械手搬运过程中涉及到许多传感器限位控制，每一个动作都需要传感器来检测，那么在机械手从原位开始伸出、下降、抓取、上升、旋转、下降、松开、上升、转到原位，这个过程需要调整每个电磁阀动作的先后顺序，这是首要步骤；然后需要每一动作都要准确到位，这将影响到抓取物料。如何确保物料精准的抓取，这里要分步进行。把抓取的动作分步细化，上述每个动作用传感器检测准确到位后在进行整体调试，这样可以避免在调试过程中重复调整机械手抓取的准确性。程序的编写也有多样性，根据PLC型号的不同，有不同的编写方式，这里重点说明三菱FX2N型号的PLC。大家都知道一般指令编写都是没有问题的，在注意整个机械手动作过程后一步步编写，确保每个动作完成后复位即可。与其他PLC比较拿一般指令编写无太大差别，但是要拿步进指令编写的话，这里就很简单了。三菱FX2N-PLC步进指令有个很大的好处在于它的每一步程序动作完成后，下一步不需要考虑它的复位问题，这可以大大简化了机械手搬运过程的程序量，和一般指令比起来简单了许多。

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中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）12-0102-02

《自动化设备及生产线》是机电一体化专业、数控专业等必修的一门课程，涉及机械技术、电子技术、计算机技术、液压气动技术、传感器技术、可编程控制技术等相关知识，是一门综合应用能力较强的课程。学生通过课程的学习，要掌握各种自动化设备及生产线的运行控制原理、安装与调试的基本技能。要想教好、学好这门课程，必须让学生将相关基础专业课的知识有机融合在一起，构建一个完整的知识体系。教师采用的教学方法不得当，就不利于学生构建完整的知识体系，往往顾此失彼，不利于培养学生的综合技能，更不能满足企业的要求。有鉴于此，在《自动化设备及生产线》课程教学过程中采用项目教学法，能够调动起学生的学习兴趣，高质量地完成教学目标，增强学生的职业技能，并逐步培养学生的辩证思维能力、综合思考与动手能力、团队合作精神、创造能力和进取精神。同时，采用项目教学法，符合职业教育“以就业为导向、以能力为本位”的基本要求，符合职业教育的培养目标。笔者拟结合实际案例，阐述项目教学法在《自动化设备及生产线》课程中的应用。

项目教学法概述

项目教学法是以典型产品为载体设计学习项目，以工作过程为线索设置课程教学过程，按照工作的相关性来组织课程的教学内容，以职业能力的形成为依据选择课程内容并以完成工作任务为主要学习目的的教学模式。项目教学法的最大特点是“以用促学”，即以任务为驱动，将工作作为课程内容的载体，实现理论知识与实践技能的有效整合，以项目为主线、学生为主体，改变以往“教师讲，学生听”被动的教学模式，创造学生主动参与、自主协作、探索创新的教学模式。

笔者所阐述的项目教学法是在自动化柔性生产线MPS实训设备的基础上，以生产线的工作过程和工作站为依据，合理设置项目教学的各个工作任务，把理论知识与实践技能有效结合，实现自动化设备及生产线课程的一体化教学。

项目教学法的典型应用

自动化柔性生产线MPS实训设备是一种最为典型的机电一体化、自动化类产品，它是在接近工业生产制造现场基础上又针对教学进行了专门设计，强化了各种控制技术和工程实践能力。该实训设备由8个工作站组成，分别为上料检测站、机械手搬运站、工件加工站、工件分拣站、工件传输站、工件装配站、装配搬运站及立体仓库站，控制系统由西门子PLC完成，具有较好的柔性，即每站各有一套PLC控制系统独立控制，可以学习简单的基本工作站的安装与调试，也可以学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术。

机械手搬运站是MPS实训设备中的第二站，主要完成将工件从上料检测站搬运到工件加工站的待料工位。下面就以机械手搬运站的安装与调试为例阐述项目教学法在自动化设备及生产线课程中的应用。

创设情境，任务引入 首先教师通过播放MPS正常运行视频，并正确操作演示MPS工作流程，学生了解柔性加工生产线加工工艺，观察机械手搬运站的工作过程，并思考如何安装与调试，通过关键问题的引入，分析该工作站的结构组成与调试方法，明确工作目标，引入工作任务。教师活动与学生活动如表1所示。

明确目标，确定任务 通过情境设计，引导学生明确工作目标，布置工作任务，并下发工作任务单。机械手搬运站的安装与调试主要涉及机械装置、气动装置、控制系统和程序调试四部分，考虑到中职学生的特点和项目主要目标，在该次课设计了两个工作任务，如表2所示。

分析任务，制定计划 学生以小组为单位开展工作，每个小组3～4人，其中1名组长，每名成员都有自己的工作角色和工作岗位，组长接到工作任务单后，根据任务要求，进行工作任务细分并制定工作计划，教师可以指导其开展工作。根据机械手搬运站安装与调试的工作要求，学生制定的工作计划如表3所示。

任务实施，互动交流 在明确工作任务和制定工作计划后，学生在组长带领下，在教师指导下，协作完成任务，教师深入到学生之中，了解学生的工作情况，指导点拨并帮助学生处理难解决的问题。学生在完成任务之后，在教师引导下对完成的项目任务中所涉及的相关理论知识进行归纳总结，互相交流，并提出知识扩展和创新之处。表5展示了机械手搬运站安装与调试的任务实施过程。

任务考核，成果展示 任务考核和成果展示，是开展项目教学活动不可或缺的一个环节，考核内容分5S管理、成果展示、项目创新和工作记录四项。各项目小组将工作成果进行汇报交流与展示，教师对展示小组进行考核和点评，同时小组间互相交流和评价。通过成果展示，小组间互相交流任务完成过程中遇到的问题、困难及解决方法、收获和体会等。教师通过小组工作任务的验收和班组成员的表现，给各小组综合评价。评价的方式在项目汇报完成以后，由教师、组长及学生个人进行评价，让学生明确在项目学习中自己的优点，更好地激发学生学习的积极性，同时了解存在的问题，完善以后的项目学习。

任务延伸，知识汇总 工作任务完成后，为了项目学习的延续，教师根据下次工作任务，让学生利用业余时间研究机械手搬运站控制系统的安装与调试和PLC程序调试等内容，并将本次课所涉及的理论知识点汇总整理，为整个机械手搬运站的安装与调试做好准备工作。

通过项目教学法在《自动化设备及生产线》课程中的应用，有效地调动了学生的学习积极性，学生变被动学习为主动学习，突出了工作任务的完成，体现了以学生为主体，教师为指导，“做中学，做中教”的教学理念，同时注重开发培养学生的职业能力、强化团队协作精神、注重工程实践能力的提高应用，最终使学生具有较强的实践动手能力、独立分析问题能力与解决问题的能力，在这个过程中形成良好的职业习惯与职业素养，为今后走上工作岗位打下坚实的基础。

参考文献：

[1]吕景泉.自动化生产线安装与调试[M]北京：中国铁道出版社，2009.

[2]李虹.如何利用项目教学法开展《自动化生产线的调试与维护》教学[J].科技信息，2009（29）.

[3]戴士弘.职业教育课程教学改革[M].北京：清华大学出版社，2007.

[4]曾庆乐，周玲.“项目教学法”在《电气系统安装与维修》课程中的运用[J].科技信息，2010（22）.

[5]章国华.典型生产线原理、安装与调试[M].北京：北京理工大学出版社，2009.

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《机电装调技术》课程以PLC控制为主线，根据行业企业发展需要和完成职业岗位实际工作任务需要的知识、能力、素质要求，主要选取实现机电一体化控制的主体内容，将传感器技术、液压与气压传动结合具体的控制对象，完成机械手、机器人、电动机、自动流水线的装配与调试。本文围绕该课程教材选用、教学方法改革、实验设备更新与教学效果四方面阐述课程改革概况，总结课程改革取得的成绩，制订课程建设规划和发展方向。

一、《机电装调技术》课程改革概况

（一）校本教材编写。

编制适合本校学生的“理实一体化项目”教材，该教材的特色是基于工作工程，以行动导向为教学实施原则，课程内所有学习情境的项目都紧密联系现场或直接来源于现场研究课题及技术服务项目。例如：机械手PLC控制、送料小车自动往返系统、物料传送分拣系统、十字路通灯等项目[1]。

（二）实验室建设。

结合学校实验室建设，对课程原有实验设备进行更新和改造，采用散件自行设计、组装和制造了与三菱PLC配套的控制实训板，取代了一些内容陈旧的理论性过强的实验，使实训和学生动手设计相结合。另外添置了YL235光机电一体化培训装置、机械手控制系统、平面仓储控制系统、立体仓库系统、自动小车往返系统等多个真实工作项目模型，吻合企业需求，培育学生的职业技能。

（三）教学方法。

《机电装调技术》采用理实一体化教学模式和项目教学法，以机电一体化设备中常见的实例为情境：如电动机控制、交通信号灯控制、机械手控制等为载体和项目。在具体项目教学中突破传统教学模式，实现理论教学和实践教学高度融合，真正做到从学生实际和企业实际出发，提高教学有效性。在时间上将学习项目在不同时段内完成；在空间上将教室与实验室、实习、实训场地结合形成专业教室；在教学方式上将理论教学与实验实训融为一体，形成工作任务为导向，理论与实践有机结合的教学项目[2]。

二、《机电装调技术》课程改革取得的成效

（一）随着近几年课程改革稳定推进，《机电装调技术》课程已经形成了自身的特色。

1.教学实践与考工结合，积极组织学生技能证书考核。通过考证的督促，增加学生学习的动力和压力，使之有目标、有针对性地学习。三年级高职学生95%左右取得了维修电工中级工证书，80%的学生取得了维修电工高级工证书，形成了以职业能力和综合能力为目标的多维实践方式。

2.学校配置了YL235光机电一体化培训装置、机械手控制系统、平面仓储控制系统、立体仓库系统、自动小车往返系统等多个真实工作项目模型，以现场真实工作项目为载体，以模拟仿真型和真实工作现场为学习场所，学习与工作岗位紧密结合。

3.学校专门在各班选拔一定比例的学生成立提高班，经过专程老师辅导参加电工技能大赛。形成了学习与竞赛、学习与技术服务的实践模式，加强了学生技能训练和知识的综合运用，锻炼了学生的职业能力和综合素质[4]。

（二）《机电装调技术》课程参与精品课程申报，并顺利通过审核。

精品课程建设使学生学习突破时空限制，通过校园网络教学将学习延伸到课堂之外。将《机电装调技术》的理论教学课件、实训视频、编程软件上传到精品课程校园网站，充分利用多媒体教室和校园网络优势。

三、《机电装调技术》课程建设规划与发展方向

在今后课程建设中主要从以下几方面着手规划：

（一）重点做好课程体系和内容建设。

第一，根据专业人才培养方案，不断完善并滚动修订课程标准，编写与不断变化的课程环境相适应的配套教材，强调按工作过程编排教学内容，建立并逐步完善课程网络资源库。第二，通过对毕业生情况的跟踪调查，了解毕业生适岗能力、职业后续发展能力、技能不足之处，改进课程教学。第三，按照服务区域经济的理念，结合江苏省和长三角经济发展的特点，重建实践教学体系；加强校企合作，利用行业企业提供的资料扩充实训内容，完善实训教材的建设。

（二）进一步推进“以赛促训，以训强技”的技能强化工作。

技能大赛对加强学生技能培养、深化实践教学改革、转变教师的教学理念、构建实践教学体系及科学制定实践教学质量标准和评价体系具有很强的促进作用，要将技能竞赛作为一项常规工作，常抓不懈[4]。

（三）加强课程团队建设，深化课程改革。

加强校本培训，以老带新；落实教师进厂实践制度，为本课程培养更多“双师型”教师；有计划地安排课程主讲教师进修学习等，提高课程团队的整体水平，力争三年内将本课程建设成省级精品课程。

四、结语

《机电装调技术》作为机电一体化技术专业的核心课程，经过几年建设，在教学内容、教学手段和教学方法、学生综合实践能力和综合素质培养等方面取得了一系列丰硕成果。然而，教学改革是永无止境的，课程组老师将继续努力，巩固已取得的成果，不断进行探索，为培养适应时代、具有本专业特色的高技能应用型人才作出贡献。

参考文献：

[1]余伶俐，蔡自兴，肖晓明.智能控制精品课程教学改革研究[J].计算机教育，2010.10-10.

[2]刘玲玉.项目教学法在PLC控制及应用教学中的实施策略[J].广西教育，2011.4.

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在教学实施的过程中，体现思维过程和行动过程的完整性，以班组式组织相结合的教学组织模式，通过学生自己完整实施，按照工作过程的“五步法”――“计划决策实施检查评估”来进行教学组织，真正实现做中学、学中做。

一、制订计划、选择方案

利用多媒体现代化教育技术手段，通过Flas课件，使学生了解电镀控制形式与过程，进一步分析和掌握电镀控制要求，制订出电镀控制方案的最优计划。把电镀动画图简化，转化成图样，使学生对电镀控制由感性认识转化为理性认识。电镀结构如图1所示。

图1中，电镀控制方式是用机械手将工件搬运到电镀槽进行电镀及运到回收液槽、清水槽的。机械手的上升、下降和左移、右移是由双线圈两位电磁阀推动汽缸来实现的，当某一线圈通电，机构便单方向移动，直到线圈断电才停止在当前位置。夹紧和放松是由单线圈两位电磁阀驱动汽缸来实现的，线圈通电则夹紧，失电则为放松。设备上装有上、下限位和左右限位开关，对机构进行行程控制。

机械手的动作要求如下：对机械手的控制主要是位置识别、运动方向控制和物料是否存在的判别。它的任务是将传送带工件搬运到电镀槽、回收液槽、清水槽再回原位。机械手的左工位、右1工位、右2工位、右3工位、夹紧、松开、上升、下降都通过双线圈四位电磁阀汽缸完成，机械手的放开用单螺线管的电磁阀完成。设备上装有上、下、左、右1、右2、右3、夹紧、松开8个传感器，控制对应工步。传送带上设有一个光电开关，监视工件是否到位。

二、制作

准备电镀所需要的设备部件，进行机械设备安装检查。控制系统的设计如图2、图3所示。

1.确定输入／输出设备及I／O点数

（1）设备的输入信号。操作方式转换开关：手动、单周期、连续；手动时运动选择开关：上／下、左／右1、右2、右3、夹／松；位置检测元件：机械手上、下、左、右1、右2、右3的限位开关；无工件检测元件：右工作台无工件用光电开关检测。

（2）设备的输出信号。汽缸运动电磁阀：上升、下降、右1移、右2移、右3移、左移、夹紧；指示灯：机械手处于原点指示。据上述分析可知，PLC共需18点输入、6点输出。

2.选择PLC

该机械手的控制为纯开关量控制，所需I/O点数不多，因此选择一般的小型低档机即可。

3.完成接线和程序调试，写出总结报告

实训过程主要包括以下几项内容：电镀是通过机械手搬运物体，根据控制要求，对本项目进行设计、安装和调试；准备器件，确定硬件电路图；设计I/O口，画出状态转移图；写出指令表；用编程软件输入指令；调试运行。

三、自我检查、交流

每组学生自己检查实施方案，检查机械安装和PLC软件控制系统是否存在问题。同时与其他组讨论交流，吸取其他组设计方案的优点，并通过教师的指导，使系统设计方案最优化。

四、评估