機(jī)械手的應(yīng)用與發(fā)展分析

文/李強(qiáng)、何自美，.自貢市職業(yè)培訓(xùn)學(xué)院 ；.自貢市通達(dá)機(jī)器制造有限公司

機(jī)械手的應(yīng)用與發(fā)展分析

文/李強(qiáng)1、何自美2，1.自貢市職業(yè)培訓(xùn)學(xué)院 ；2.自貢市通達(dá)機(jī)器制造有限公司

機(jī)械手的應(yīng)用為機(jī)械領(lǐng)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(jì)７０年代開始，我國機(jī)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(jī)械手的應(yīng)用與發(fā)展歷程展開分析。

機(jī)械手；應(yīng)用；發(fā)展

機(jī)械手就是在預(yù)先設(shè)定好的程序下，模仿人類手和臂進(jìn)行抓取、搬運(yùn)或者其他功能的自動化裝置。機(jī)械手主要應(yīng)用在現(xiàn)代機(jī)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(wù)，在機(jī)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(jì)的快速發(fā)展，機(jī)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(jī)械手進(jìn)行生產(chǎn)能夠?qū)趧映杀窘档?0%以上。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)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(jī)械式等；依照使用的范圍劃分為轉(zhuǎn)用和通用兩種機(jī)械手；依照運(yùn)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(jī)械手。

1 機(jī)械手應(yīng)用分析

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

1.1 機(jī)械手在熱加工方面的應(yīng)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(jī)械手應(yīng)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(jī)械手將設(shè)備的生產(chǎn)能力進(jìn)一步增強(qiáng)，設(shè)備安裝了機(jī)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(jī)械手在冷加工方面的應(yīng)用

機(jī)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(jī)械手主要應(yīng)用在數(shù)控機(jī)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(jī)械手作為耦合過程、傳遞和工件傳送的重要設(shè)備。

1.3 機(jī)械手在裝、拆、修方面的應(yīng)用

在重型鐵路建設(shè)行業(yè)中，鐵路的拆修裝屬于較重的體力勞動部門。通過機(jī)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(qiáng)度。在進(jìn)行裝配方面，機(jī)械手的使用也屬于熱門研究，通過將機(jī)械手、傳感器和計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，能夠確保零部件的準(zhǔn)確定位，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)鑲裝的目的。

2 我國機(jī)械手應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀

我國將機(jī)械手應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中最早開始于上世紀(jì)70年代，第一臺機(jī)械手是1972年在上海研發(fā)出來的。從中可以看出，機(jī)械手在我國工業(yè)中的應(yīng)用研究開始的比較晚，與西方發(fā)達(dá)國家存在巨大的差距。雖然我國機(jī)械手的應(yīng)用研究起步比較晚，但是我國對于機(jī)械手的研究和應(yīng)用極其迅速。從1986年的第七個五年計劃開始，對于工業(yè)機(jī)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(xué)者的不懈研究，大量的工業(yè)機(jī)器人面世，其中最具有代表性的就是北京機(jī)械自動化研究所研發(fā)的噴涂機(jī)器人，廣州和北京機(jī)床研究所共同研發(fā)的點焊機(jī)器人以及沈陽工業(yè)大學(xué)研發(fā)的裝卸載機(jī)器人等。另外要特別提到的是上述機(jī)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(jī)器人的出現(xiàn)，有關(guān)機(jī)器人零部件的研發(fā)項目也逐漸備受關(guān)注，比如機(jī)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(jī)械手的發(fā)展趨勢分析

機(jī)械手自上世紀(jì)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(jī)電設(shè)備，具有極大的發(fā)展前景。首先，隨著當(dāng)前控制技術(shù)和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，為提高機(jī)械手的重復(fù)精度提供了技術(shù)基礎(chǔ)，使機(jī)械手的定位精確度得到了極大的提高。其次，機(jī)械手具有重構(gòu)機(jī)械臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)能力,也就是常說的模塊化,組裝后,機(jī)械手的功能可以是:按照實際工作的需求相對應(yīng)的模塊會被激活，從而確保相對應(yīng)的功能實現(xiàn)，讓相同的機(jī)械手發(fā)揮不同的功能作用,擴(kuò)寬了機(jī)械手的應(yīng)用范圍。另外,隨著低碳經(jīng)濟(jì)的提出，機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)電一體化技術(shù)的支持下,機(jī)械手的控制系統(tǒng)將以計算機(jī)為基礎(chǔ)向著開放型的控制器進(jìn)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(chǔ)，通過傳感器進(jìn)行信息傳輸和由動作元件進(jìn)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(guān)控制將會逐漸改變成為反饋控制，進(jìn)而確保機(jī)械手精確度更上一層樓。

4 結(jié)束語

美國聯(lián)合控制公司1958年研發(fā)除了第一臺機(jī)械手，到1970年制造業(yè)開始引進(jìn)機(jī)械手，然后到1972年我國第一個機(jī)械手的研發(fā)到后來的廣泛研究和應(yīng)用，機(jī)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(jī)械手還在發(fā)展中，其應(yīng)用范圍將會擴(kuò)展到非生產(chǎn)和服務(wù)行業(yè)中去，為各行各業(yè)的發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。

［1］徐敏,施慶華,蔣杰,羅慶豐,郭祥福,朱祝生.淺談軸類磨削加工柔性制造單元的開發(fā)[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新. 2016(04)

［2］汪歡歡,胡國清,周青輝.基于PLC的氣動機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計與研究[J]. 液壓與氣動. 2012(09)

［3］陶湘廳,袁銳波,羅璟.氣動機(jī)械手的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]. 機(jī)床與液壓. 2007(08)

李強(qiáng)（1986-），男，四川內(nèi)江人，自貢市職業(yè)培訓(xùn)學(xué)院，機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，從事機(jī)械數(shù)控理論教學(xué)和實訓(xùn)教學(xué)工作。

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