自動工業(yè)機械手的現(xiàn)狀研究及創(chuàng)新發(fā)展

呂達+賈銳

摘 要：工業(yè)一直處于飛速發(fā)展的現(xiàn)代，形式各異的自動化技術(shù)也被廣泛應(yīng)用，機械手在自動化生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位，尤其是在工業(yè)中被越來越廣泛的應(yīng)用。自動上下料機械手是自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)中必不可少的設(shè)備，在手臂伸縮和立柱升降的機構(gòu)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(fā)以及機身等主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計上做了分析與創(chuàng)新前景研究。

關(guān)鍵詞：自動化；工業(yè)機械手；創(chuàng)新發(fā)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(xiàn)抓取、搬運或操作等特定功能的自動機械裝置。工業(yè)機械手是當前逐步發(fā)展起來的一種新型科技含量高的自動生產(chǎn)設(shè)備，也是三大支柱產(chǎn)業(yè)——工業(yè)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(yù)期的作業(yè)，尤其是在構(gòu)性能與結(jié)構(gòu)上，人和機器都有各自的優(yōu)點。

按照規(guī)定的時間、位置和編寫的程序，工業(yè)機械手能完成工件的傳送和裝卸等操作，前提是按照生產(chǎn)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(shè)備完成裝配，大大降低勞動強度的同時實現(xiàn)工業(yè)的自動化，提升效率，增加產(chǎn)能。

1 工業(yè)機械手現(xiàn)狀

工業(yè)機械手可按編寫的程序?qū)ぜM行抓取、運輸?shù)炔僮鳎趯崿F(xiàn)生產(chǎn)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(gòu)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(zhuǎn)等獨立運動方式的運動機構(gòu)。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(yè)機械手在設(shè)計與安裝、調(diào)試、檢修過程的關(guān)鍵參數(shù)。舉個例子，二指回轉(zhuǎn)型的手爪，結(jié)構(gòu)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(jù)力學結(jié)構(gòu)基本分析可得下圖1：常見的滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)圖。

2 創(chuàng)新發(fā)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(yīng)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(fù)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(fù)多次會發(fā)現(xiàn)，機械手到達同樣位置的精確程度就是重復(fù)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(yù)測，從而可以通過編程予以校正，然后通過一定次數(shù)地反復(fù)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(yè)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(shù)的快速發(fā)展、材料新技術(shù)也是突飛猛進，結(jié)構(gòu)特殊的新型材料，便擁有節(jié)省潤滑油、安全文明、穩(wěn)定性高、使用耐久等種種優(yōu)勢。

2.4 機電一體化

自動化技術(shù)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(tǒng)，發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制元件，這樣即可從“開關(guān)控制”進升到高精度的“反饋控制”，提高了系統(tǒng)的可靠性。

2.5 創(chuàng)新研發(fā)

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

（2）工作效率。工業(yè)機器人本體，如多自由度機器人、并聯(lián)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(yè)機械手系統(tǒng)工作效率的主要原因之一。密封件產(chǎn)品的質(zhì)量和密封系統(tǒng)設(shè)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(yīng)用領(lǐng)域的工業(yè)機械手，其機械元件質(zhì)量和品質(zhì)的提高將極大推動新的發(fā)展，尤其材料表面的處理也會成為該領(lǐng)域新的研究動向。

（4）故障自動檢測系統(tǒng)。伴隨著系統(tǒng)傳動和控制在礦山機械、自動化生產(chǎn)線、工程建筑等越來越多的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)內(nèi)部故障檢測比較困難，因此其在線狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷是很必要的，可以從操作系統(tǒng)、開發(fā)平臺、仿真技術(shù)、測試技術(shù)與設(shè)備、應(yīng)用軟件著手。

3 總結(jié)

工業(yè)機械手已經(jīng)成為行業(yè)及機器人等裝備制造業(yè)中不可或缺的一部分，在今后的工業(yè)生產(chǎn)制造中，它既可提高勞動效率，也對環(huán)境要求低，還可以不間斷工作，由于電氣自動化領(lǐng)域等的不斷進步與創(chuàng)新發(fā)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(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].液壓與氣動， 2013（03）.

[2]陳忠強.國外的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 現(xiàn)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。