機械手的控制與簡單應用

陸程良

摘 要：隨著科技的不斷進步和現代化工業的不斷發展，機械化和自動化水平在工業的生產過程中不斷提高，機械手被廣泛的應用于制造業、加工業等眾多領域中。機械手的應用大大縮減了勞動人力和勞動強度，在提升了工作效率的同時也提高了產品的整體質量，從而降低了企業支出和生產成本，使得企業效益逐步提高。本文旨在概述機械手的工作原理和工作過程，闡述機械手的自身特點和在工業中的實際應用，為廣大研究愛好者提供一些有用的參考。

關鍵詞：機械手；自動化；應用

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）11-0073-01

機械化、自動化是當今工業的發展趨勢，陳舊的人力手工為主的工業制造逐漸被時代所淘汰，社會的發展和科技的進步對現代工業提出了更高的要求和必備的基礎條件。傳統的手工制作已無法帶動蓬勃發展的現代化工業，現代化的工業生產過程中，機械手已經在很多環節替代了人力，代替人工來完成一系列的操作。機械手以及自身的特點在高溫、高壓、放射性和有毒氣體等環境下可以很好的替代人力來完成生產作業，避免了人體受到傷害的同時快速高效的完成指定工作。機械手在現代工業中已起到了不可替代的作用。

1 機械手的工作原理

機械手是一種經過編程的自動化機械裝置，通過程序化的動作能夠代替人工作業來完成對物件的拿取、搬運及轉移等特定動作以達成預期作業任務，在自動化水平較高的生產線上能夠很好的輔助人來完成預定操作，一些結構復雜高級的機械手還能夠模仿人的手及手臂來完成復雜的操作作業。

常見機械手的構造較簡單，主要由抓取裝置、傳感裝置、驅動裝置、傳送裝置和控制裝置組成。機械手的各部分結構相對獨立又互相協作來完成指定的操作，其中抓取裝置主要負責對物件的抓取和放置等工作，交由傳送裝置將物件移動到指定的位置，這一系列的操作過程都有傳感器來進行監控，保證物件的完整和質量標準。抓取和傳送都是由驅動裝置來提供動力的，而整個的機械手最重要的部分是控制單元，就像人的大腦一樣，控制單元按照指定程序和步驟經由驅動裝置來對機械手臂進行控制完成指定操作。

機械手分為專用和通用兩種類型。專用型機械手因其制造成本低和結構簡單主要應用于大批量生產的流水線作業，用來完成簡單的抓取和移動等工作。通用型機械手具有獨立的控制單元，可以通過編程操作對其進行系統的控制，運用驅動系統控制機械臂完成指定動作，與專業型相比具有明顯的優勢，通用型機械手作用范圍更廣，可完成的工作類型也多很多，在現代工業生產中應用非常廣泛。驅動裝置在機械手中具有很重要的作用，它是連接控制系統和機械部件的橋梁，目前在用的驅動方式主要有機械、電力、液壓和氣壓四種。其中電力和機械的驅動方式應用較少，主要應用于結構簡單的機械手中。液壓和氣壓的驅動方式是目前最常見也是應用最廣的驅動方式。液壓驅動方式具有響應快、平穩性好等特點，能夠在緩慢的速度下輸出較大的能量，對機械部件的帶動有著很好的效果。

2 機械手的簡單應用

從二十世紀六十年代機械手問世來，歷經五十多年的不斷創新發展，在科學技術不斷進步的支撐下，機械手在現代化工業中已經成為非常重要的機械設備。隨著計算機技術和現代控制技術的不斷發展，機械手正朝著更加精準、輕便、智能化的方向發展。機械手在我國引入較晚，經過改革開放和我國多個五年規劃的發展，機械手在我國的發展應用已得到了很大的提高，從最初的依靠進口到現如今的自主研發，我們已經有了一套自己的理論和技術。目前機械手在國內的應用十分廣泛，主要有以下幾個方面：

2.1 熱加工作業

眾多工業領域中都會有熱處理的環節，例如鋼材的熔煉鑄造、玻璃的制造切割等，機械手的應用大大提高了工作的安全性和生產過程的準確性，對產品的質量提升、人力資源的節約都有顯著的作用。安裝了機械手的鍛造機械和切割機能夠提高生產能力的同時實現更高的自動化，從而提高生產線的效率和加工質量，對企業的經濟效益有很大效果。

2.2 冷加工作業

大部分的機械手工作類型都是冷加工，即對要加工的零配件進行上下料和運送等操作。這類的機械手起到了很好的橋梁作用，一些數控機床和自動化生產線上，運用機械手進行零件的上下料，大大縮短了加工時間和提高了作業的準確性。不同生產環節之間的傳送由機械手來完成，節省了勞動力也更加的安全可靠，例如玻璃加工過程中的玻璃拿取和搬運，由于玻璃的易碎特性，有機械手來完成傳送比人工更加安全可靠，一定程度上提高了產品的出產合格率。

2.3 拆裝、維修方面

對大型機械的拆裝和維修中，機械手起著非常重要的作用。笨重的零部件通過機械手的拆裝運輸比起人工作業方便了非常之多，例如鐵路工業中的拆裝三通閥門、組裝輪對等，大大降低了勞動強度節省了人力。同樣在汽車工業中也有很多例子，例如汽車的組裝、焊接噴涂等工序都是經由機械手來完成的。

3 結語

機械手的應用在高度自動化、機械化的現代工業中起到了舉足輕重的作用，可以說是工業機器人的一個重要分支。相信隨著計算機技術、電子信息技術、自動化控制技術的不斷創新，機械手在工業領域的運用將會逐步加深，向更加復雜化、精準化、智能化的高精尖方向發展，為行業的發展和社會的進步做出更大的貢獻。

參考文獻

[1]王成忠.機械手的迭代學習控制研究[D].蘇州大學，2016.

[2]李杰.機械手的控制與簡單應用[M].工程技術（引文版），2016（01）.