浅析工业机械手的发展趋势及应用

杨保香　武欣竹　韩斌慧西安航空职业技术学院

浅析工业机械手的发展趋势及应用

杨保香武欣竹韩斌慧
西安航空职业技术学院

本文主要探讨了机械手的基本概要，以及机械手在国内外的研究动态，综述了机械手技术的现状，分析了机械手的发展趋势。以期为工业应用提供一定的借鉴。

机械手 发展趋势 应用

机械手是指能够按照根据指定的固定程序或指令要求，自动地完成生产过程中对原材料、工件或者工具等的夹取、传递和操作。与机器人最显著的不同点就是机械手的程序是固定的，不可改变的，只能适应一种工作环境和条件。

1　机械手的发展现状

机械手是1913年美国福特汽车公司首先研制成功的。它被用来给机床上下料，形成自动化生产线，使产量显著提高，取得了良好的经济效益。机械手是机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种既定任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点。在现代生产过程中，机械手被广泛运用于自动化生产线中。虽然机械手目前不如人手那样灵活，但它具最大优势是在机械正常情况下可以重复的做同一动作永远也不会觉得累。并能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

2　机械手的发展趋势

近几年来，随着自动化工业的不断发展，机械手也将随之壮大起来，在未来几年里它的发展趋势如下：

2.1重复高精度

精度是指机械手达到指定点的精确程度，它与驱动器的分辨率以及反馈装置有关。重复精度是指如果动作重复次数多，机械手到达同样位置的精确程度。重复精度比精度更重要，如果一个机械手定位不够精确，通常会显示一个固定的误差，这个误差是可以预测的，因此可以通过编程予以校正。重复精度限定的是一个随机误差的范围，它通过一定次数地重复运行机械手来测定。随着微电子技术和现代控制技术的发展，机械手的重复精度将越来越高，它的应用领域也将更广阔。

2.2模块化

模块化机械手使同一机械手可能应用不同的模块而具有不同的功能，扩大了机械手的应用范围，是机械手的一个重要的发展方向。且采用模块化结构大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。

2.3节能化

为了适应食品、医药、生物工程、电子、纺织、精密仪器等行业的无污染要求不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。随着材料技术的进步，新型材料的出现，构造特殊、用自润滑材料制造的无润滑元件，不仅节省润滑油、不污染环境，而且系统简单、摩擦性能稳定、成本低、寿命长。

2.4机电一体化

由“可编程控制器—传感器—液压元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方面；发展与电子技术相结合的自适应控制液压元件，使液压技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制”；节省配线的复合集成系统，不仅减少配线、配管和元件，而且拆装简单，大大提高了系统的可靠性。而今，电磁阀的线圈功率越来越小，而PLC的输出功率在增大，由PLC直接控制线圈变得越来越可能。同时传感器的作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机械手还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机械手则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。

2.5虚拟现实和人机交互

虚拟现实技术在机械手中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机械手操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机械手。当代遥控机械手系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机械手的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机械手走出实验室进入实用化阶段。

3　机械手的应用

3.1军事领域

主要让机械手执行一些自动的控制任务，尤其是一些相对较为危险的任务，比如，拆除炸弹、扫雷等。还可以代替士兵去完成那些不太复杂的工程及后勤任务，从而使战士从繁重的工作中解脱出来。

3.2医疗领域

机械手主要用来辅助护士进行一些日常的工作，比如，帮助医生运送用药品等。还可以协助医生完成一些难度较高的手术，例如，眼部手术、脑部手术等。

3.3营食、娱乐领域

机器人在娱乐领域的应用十分广泛，比如，机械手削面、弹钢琴等。

总之，在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发展起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。

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西安航空职业技术学院2014年度院级课题“3KG级高速桁架机械手及料仓的设计与分析”的阶段性成果。项目编号：14XK-ZL001。

杨保香，1979—，女，山西省应县人，讲师，硕士。现任西安航空职业技术学院教师，主要从事数控技术专业课教学及自动化控制系统设计研究。