自動工業機械手的現狀研究及創新發展

呂達+賈銳

摘 要：工業一直處于飛速發展的現代，形式各異的自動化技術也被廣泛應用，機械手在自動化生產中有著舉足輕重的地位，尤其是在工業中被越來越廣泛的應用。自動上下料機械手是自動化生產線生產中必不可少的設備，在手臂伸縮和立柱升降的機構要保證機械手的運動精度，對自動機械手實例滑槽杠桿式手部進行分析研發以及機身等主要部件的結構設計上做了分析與創新前景研究。

關鍵詞：自動化；工業機械手；創新發展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.043

0 引言

機械手裝置是按照給定程序、軌跡及要求模擬人手的動作來實現抓取、搬運或操作等特定功能的自動機械裝置。工業機械手是當前逐步發展起來的一種新型科技含量高的自動生產設備，也是三大支柱產業——工業機器人的一個強有力的組成部分。通過程序員的編程可以完成各種預期的作業，尤其是在構性能與結構上，人和機器都有各自的優點。

按照規定的時間、位置和編寫的程序，工業機械手能完成工件的傳送和裝卸等操作，前提是按照生產工藝要求編程完成，還能因地制宜，以此改善工人的勞動條件，操作必要的機械設備完成裝配，大大降低勞動強度的同時實現工業的自動化，提升效率，增加產能。

1 工業機械手現狀

工業機械手可按編寫的程序對工件進行抓取、運輸等操作，在實現生產的機械化和自動化情況下能替代人工作，也可以替代人做繁重的體力活，更可以在有毒有害等特殊情況下代替人工作，保障勞動者的人身安全。

手和運動機構無疑是機械手的核心部分。機械手的自由度包括升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式的運動機構。依靠至少6個自由度可以在空間中抓取任意的位置、任意的角度和方向的工件，因此，自由度是工業機械手在設計與安裝、調試、檢修過程的關鍵參數。舉個例子，二指回轉型的手爪，結構方式采用滑槽杠桿形式，常用常開觸點對夾緊裝置進行操作，根據力學結構基本分析可得下圖1：常見的滑槽杠桿式手部結構圖。

2 創新發展與方向

2.1 模塊化

通常情況下模塊化拼裝的機械手是最具有靈活性的。模塊化機械手在同一機械手上由于應用不同的模塊而具有不同的功能，其自如的運動可以擴大機械手的使用范圍。

2.2 重復高精度

機械手對于要達到指定工作點的精確程度，如果動作重復多次會發現，機械手到達同樣位置的精確程度就是重復精度。對于一個機械手其定位不夠精確，通常會顯示一個固定的誤差，但其可以預測，從而可以通過編程予以校正，然后通過一定次數地反復運行來測定與限定隨機誤差的范圍。

2.3 無給油化

要滿足各行業無污染要求，已研究出不供油的各種潤滑元件。當今新形勢下，科學技術的快速發展、材料新技術也是突飛猛進，結構特殊的新型材料，便擁有節省潤滑油、安全文明、穩定性高、使用耐久等種種優勢。

2.4 機電一體化

自動化技術的核心目前是由“PLC（可編程序控制器）-傳感器-液壓元件”組成典型的控制系統，發展與電子技術相結合的自適應控制元件，這樣即可從“開關控制”進升到高精度的“反饋控制”，提高了系統的可靠性。

2.5 創新研發

（1）工作介質的發展新方向。隨著我國工業的轉型升級、勞動力成本不斷攀升，機器人與機械手的生產成本下降，未來“十三五”期間，機械手與機器人依然是重點發展對象之一，自動機械手產業正面臨加速增長拐點。液壓技術的創新與改革可以體現在比如新興的電流變液、磁流變液研究與發展，例如用水做的水液壓，具有無污染、節能安全、清潔衛生的優點，尤其是在環保上也可以得以保證。

（2）工作效率。工業機器人本體，如多自由度機器人、并聯機器人、坐標機器人、桁架機械手、助力機械手，其泄露問題是影響工業機械手系統工作效率的主要原因之一。密封件產品的質量和密封系統設計水平的提高是一個重要指標。

（3）材料方面。面向焊接、噴涂、涂膠、堆垛、搬運、裝配、檢測、分揀、包裝等應用領域的工業機械手，其機械元件質量和品質的提高將極大推動新的發展，尤其材料表面的處理也會成為該領域新的研究動向。

（4）故障自動檢測系統。伴隨著系統傳動和控制在礦山機械、自動化生產線、工程建筑等越來越多的應用，發現液壓系統內部故障檢測比較困難，因此其在線狀態監測和故障診斷是很必要的，可以從操作系統、開發平臺、仿真技術、測試技術與設備、應用軟件著手。

3 總結

工業機械手已經成為行業及機器人等裝備制造業中不可或缺的一部分，在今后的工業生產制造中，它既可提高勞動效率，也對環境要求低，還可以不間斷工作，由于電氣自動化領域等的不斷進步與創新發展，自動液壓機械手在未來一定會大放異彩。

參考文獻：

[1]楊爾莊.二十一世紀液壓技術現狀及發展趨勢[J].液壓與氣動， 2013（03）.

[2]陳忠強.國外的技術現狀及發展趨勢 現代零部件[J].2014（05）.

作者簡介：呂達，男，講師，研究方向：電氣自動化。