浅析机械手的应用与发展趋势的论文
机械手是工业生产中非常重要的一个部分,本文主要探讨了机械手的概念,发展历史,以及机械手在国内外的研究动态,并重点分析了机械手的发展趋势,以期为相关研究提供一定的借鉴。
机械手首先是从美国开端研制的，1958年美国结合控制公司研制出第一台机械手，它的构造是：机体上装置一个回转臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。随着计算机和自动控制技术的疾速开展，农业机械将进入高度自动化和智能化时期，机械手机器人的应用能够进步劳动消费率和产质量量，改善劳动条件，处理劳动力缺乏等问题构成。由于制造企业技术的不时进步，对工业机器人的需求越来越大，因此工业机器人技术在制造业应用范围也越来越广，其规范化、模块化、网络化和智能化的水平越来越高，功用也越来越强，正在向着成套技术和配备的方向开展。在科学技术高速开展的今天，凭仗单一的人工化消费是无法到达工业化的大量请求，因而我们需求引进机械手，来到达自动化消费，以进步消费效益。
一、工业机械手的结构和分类
机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大局部组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，依据被抓持物件的外形、尺寸、重量、资料和作业请求而有多种构造方式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构使手部完成各种转动（摆动）、挪动或复合运动来完成规则的动作，改动被抓持物件的位置和姿态。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自在度。为了抓取空间中恣意位置和方位的物体，需有6个自在度。自在度是机械手设计的.关键参数。自在度越多，机械手的灵敏性越大，通用性越广，其构造也越复杂，普通专用机械手有2～3个自在度。控制系统是经过对机械手每个自在度的电机的控制，来完成特定动作，同时接纳传感器反应的信息，构成稳定的闭环控制。控制系统的中心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，经过对其编程完成所要功用。
机械手的品种，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。由于工业机械手重在应用，就单从适用范围扼要阐明了机械手的用处，机械手按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种：
一是专用机械手，它是隶属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械安装。专用机械手具有动作少、工作对象单一、构造简单、运用牢靠和造价低等特性，适用于大批量的自动化消费的自动换刀机械手，如自动机床、自动线的上、下料机械手和加工中心。
二是通用机械手，它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵敏多样的机械手。在性能范围内，其动作程序是可变的，经过调整可在不同场所运用，驱动系统和控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不时变换消费种类的中小批量自动化的消费。通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种：简易型以“开一关”式控制定位，只能是点位控制，伺服型能够是点位的，也能够完成连续控制，伺服型具有伺服系统定位控制系统，普通的伺服型通用机械手属于数控类型。
二、工业机械手的应用
机械手通常用作机床或其他机器的附加安装，如在自动机床或自动消费线上装卸和传送工件，在加工中心中改换刀具等，普通没有独立的控制安装。机械手在锻造工业中的应用能进一步开展锻造设备的消费才能，改善热、累等劳动条件。机械手在工业制造范畴的应用主要让机器人在机械制造业中替代人完成大批量、高质量请求的工作，如汽车制造、舰船制造及某些家电产品（电视机、电冰箱、洗衣机）的制造等。化工等行业自动化消费线中的点焊、弧焊、喷漆、切割、电子装配及物流系统的搬运、包装等工作，也有局部是由机器人完成的。
随着工业机械化水平的不时进步，工业机械手曾经普遍应用到现代化制造的许多行业，例如，我国的汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电器行业等范畴都在运用工业机械手停止加工制造。在工业消费中，弧焊机器人、电焊机器人、装配机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量运用。在制造业中，特别是在汽车行业，如在毛坯制造、机械加工、焊接、热处置、外表涂覆、上下料、装配、检测等作业中，机器人已逐渐取代人工作业。汽车行业首先是代表高技术的范畴，投入也是相当大，也是率先普遍应用工业机器人的范畴。目前，国内一些大型制造企业，如比亚迪、富士康等均已将工业机器人应用到消费车间，并大范围投放。像上海、深圳、广东等这些电子和汽车业比拟兴旺的沿海城市更是大范围的把机械手投入消费上的加工。像ABB、KUKA、FANUC机械手、MOTOMAN机械手等，这些机械手被普遍用于电子产品的装配、货物搬运、汽车部件的焊接等方面，从当前工业机器人的应用开展现状和趋向，能够看出整个工业机器人的开展前景是十分好的。
由于工业机械手具有很高的灵敏度和耐力度，消费复杂，价位也比拟高，因而工业机械手的定位主要是中高端应用。现有的装夹机械手为了到达所请求的通用性，在构造、控制以及最后的制造上常常比拟复杂，因而价钱也比拟昂贵。本文对我国国内已有的专利停止研讨，如中国国度学问产权局2008年发布了一项创造专利：自动上下料机械手（公开号：CN101168251），其主要有定位、夹紧和翻转三局部组成，夹紧部件与滑动驱动器相联，滑动驱动器与翻转机构固定衔接，翻转机构与定位机构滑块限位衔接，定位气缸与导轨分别固定于顶板上；运用横跨构造，位于数控机床的上部；只是在滑块上设有档块来调理定位角度，需配定位置。中国国度学问产权局2008年还发布了一项适用新型专利：全自动送料数控机械手（公开号：CN201079955），其运用送料臂的机构，送料臂的一头装置在箱体，另一头与送料钳经过销钉旋转式相连，送料臂和箱体之间衔接有拉力气缸，送料臂上还设有从动压轮和复合凸轮；定位采用信号测试杆、接近开关等；为满足不同产品消费，运用了可调整复合凸轮的外周外形。上面两项专利都是基于数控机床和尽量进步经济适用性而设计的，但也还有一些问题：为进步通用性，虽设有可调机构，但可调范围受局限，比方自动上下料机械手采用横跨构造，机械手的位置相对可调范围比拟小；而全自动送料数控机械手则采用可调整复合凸轮，受限也较大；由于构造的限制，机械手的装置位置配合请求较高，且调整较艰难；机械手的构造外形相对固定，拆卸较繁琐。由此看来，工业机械手的制造尚处在初级阶段，还有很多方面需求改良，以更好的顺应现代机械化的需求。
三、结语
从当前工业机械手在制造业上的应用开展现状能够看出将来工业机械手的应用前景普遍，为此，我国应加大对工业机械手的自主研发力度，增强科技创新，以紧跟时期步伐，使中国的工业机械化走在国际前沿。