機械手的應用與發(fā)展分析

文/李強、何自美，.自貢市職業(yè)培訓學院 ；.自貢市通達機器制造有限公司

機械手的應用與發(fā)展分析

文/李強1、何自美2，1.自貢市職業(yè)培訓學院 ；2.自貢市通達機器制造有限公司

機械手的應用為機械領域帶來了新的福音，對于提高生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量，起著積極的作用，從上世紀７０年代開始，我國機械手產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)渡過了幾十年的歷程，取得了突出的成效。本文就機械手的應用與發(fā)展歷程展開分析。

機械手；應用；發(fā)展

機械手就是在預先設定好的程序下，模仿人類手和臂進行抓取、搬運或者其他功能的自動化裝置。機械手主要應用在現(xiàn)代機器人上，通過自動智能化操作替代人在有害的環(huán)境下完成繁重的勞動任務，在機械制造業(yè)、電子業(yè)、冶煉業(yè)和原子能等產(chǎn)業(yè)中被廣泛的使用。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，機械手在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著的作用也越來越重要，對提高生產(chǎn)效率和保證生產(chǎn)質(zhì)量具有重要的意義。通過使用機械手進行生產(chǎn)能夠?qū)趧映杀窘档?0%以上。隨著科學技術的不斷發(fā)展，機械手的種類也開始多樣化，依照不同的驅(qū)動方式可以劃分為液壓式、電動式和機械式等；依照使用的范圍劃分為轉(zhuǎn)用和通用兩種機械手；依照運動軌跡的不同可以劃分為點位和連續(xù)軌跡等控制方式機械手。

1 機械手應用分析

機械手的組成部分復雜，包括傳動機構、抓取機構、驅(qū)動部分、行程檢測裝置、控制機構、傳感裝置等，相互之間有著密切的聯(lián)系，在機械手誕生后，在各個領域都得到了普遍的應用，如：

1.1 機械手在熱加工方面的應用

熱加工由于其高溫的特性屬于高危險性的體力勞動，將機械手應用到熱加工中不僅提高了生產(chǎn)效率，同時提高了操作人員的安全性，滿足了一些少量、低速和人不能勝任的作業(yè)需求。在鍛造和冶煉等行業(yè)中，通過機械手將設備的生產(chǎn)能力進一步增強，設備安裝了機械手能夠?qū)崿F(xiàn)自動化作業(yè)，替代了人工喂料等操作行為，對提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量具有極大的作用。

1.2 機械手在冷加工方面的應用

機械手的冷加工主要用于零部件的加工、上下料的加工和刀具的安裝，目前在冷加工方面機械手主要應用在數(shù)控機床和生產(chǎn)線上，確保生產(chǎn)的自動化和智能化。同時，也在自動生產(chǎn)線的加工和生產(chǎn)中，將臂機械手作為耦合過程、傳遞和工件傳送的重要設備。

1.3 機械手在裝、拆、修方面的應用

在重型鐵路建設行業(yè)中，鐵路的拆修裝屬于較重的體力勞動部門。通過機械手可以實現(xiàn)三通閥的拆裝、制動缸的分解和石棉的清理等比較繁重的勞動作業(yè)，在一定程度上極大的降低了勞動強度。在進行裝配方面，機械手的使用也屬于熱門研究，通過將機械手、傳感器和計算機技術進行結合，能夠確保零部件的準確定位，從而實現(xiàn)精準鑲裝的目的。

2 我國機械手應用的發(fā)展現(xiàn)狀

我國將機械手應用到工業(yè)生產(chǎn)中最早開始于上世紀70年代，第一臺機械手是1972年在上海研發(fā)出來的。從中可以看出，機械手在我國工業(yè)中的應用研究開始的比較晚，與西方發(fā)達國家存在巨大的差距。雖然我國機械手的應用研究起步比較晚，但是我國對于機械手的研究和應用極其迅速。從1986年的第七個五年計劃開始，對于工業(yè)機器人的研究我國給予了高度的重視，并提供了大量的資金支持，通過專家學者的不懈研究，大量的工業(yè)機器人面世，其中最具有代表性的就是北京機械自動化研究所研發(fā)的噴涂機器人，廣州和北京機床研究所共同研發(fā)的點焊機器人以及沈陽工業(yè)大學研發(fā)的裝卸載機器人等。另外要特別提到的是上述機器人中所使用的控制器都是由我國自發(fā)研究的。大量工業(yè)機器人的出現(xiàn)，有關機器人零部件的研發(fā)項目也逐漸備受關注，比如機器人所使用的伺服系統(tǒng)、軸承和減震系統(tǒng)等我國已經(jīng)實現(xiàn)自主化研究和開發(fā)。

3 機械手的發(fā)展趨勢分析

機械手自上世紀60年代初期被研發(fā)出來，已經(jīng)經(jīng)過了五十年的發(fā)展歷程，在自動化制造業(yè)中逐漸成為主要的機電設備，具有極大的發(fā)展前景。首先，隨著當前控制技術和電子技術的不斷發(fā)展，為提高機械手的重復精度提供了技術基礎，使機械手的定位精確度得到了極大的提高。其次，機械手具有重構機械臂的機械結構能力,也就是常說的模塊化,組裝后,機械手的功能可以是:按照實際工作的需求相對應的模塊會被激活，從而確保相對應的功能實現(xiàn)，讓相同的機械手發(fā)揮不同的功能作用,擴寬了機械手的應用范圍。另外,隨著低碳經(jīng)濟的提出，機械手的制造將會朝著無污染和節(jié)能的方向發(fā)展，比如用一些新材料可以在氣動機械手上裝置無潤滑元件，在保證系統(tǒng)簡化的前提下，確保氣動機械手的摩擦性更加穩(wěn)定,使用壽命更長。值得一提的是，在機電一體化技術的支持下,機械手的控制系統(tǒng)將以計算機為基礎向著開放型的控制器進行轉(zhuǎn)變。同時伴隨著傳感器的廣泛使用，以可編程控制器為基礎，通過傳感器進行信息傳輸和由動作元件進行操作執(zhí)行的典型自動化控制體系將會在很長的時間內(nèi)依舊占據(jù)主要地位，在該體系中傳統(tǒng)的開關控制將會逐漸改變成為反饋控制，進而確保機械手精確度更上一層樓。

4 結束語

美國聯(lián)合控制公司1958年研發(fā)除了第一臺機械手，到1970年制造業(yè)開始引進機械手，然后到1972年我國第一個機械手的研發(fā)到后來的廣泛研究和應用，機械手的發(fā)展歷程雖然只有短短的幾十年，但是對于制造業(yè)來說是前所未有的轉(zhuǎn)變。而且機械手還在發(fā)展中，其應用范圍將會擴展到非生產(chǎn)和服務行業(yè)中去，為各行各業(yè)的發(fā)展做出巨大的貢獻。

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李強（1986-），男，四川內(nèi)江人，自貢市職業(yè)培訓學院，機械設計制造及其自動化專業(yè)，從事機械數(shù)控理論教學和實訓教學工作。

何自美(1987-)，女，四川瀘州市（縣）人，自貢市通達機器制造有限公司，機械設計制造及其自動化專業(yè)，從事機械專業(yè)工藝員工作。