机械手的控制与简单应用

陆程良

摘 要：随着科技的不断进步和现代化工业的不断发展，机械化和自动化水平在工业的生产过程中不断提高，机械手被广泛的应用于制造业、加工业等众多领域中。机械手的应用大大缩减了劳动人力和劳动强度，在提升了工作效率的同时也提高了产品的整體质量，从而降低了企业支出和生产成本，使得企业效益逐步提高。本文旨在概述机械手的工作原理和工作过程，阐述机械手的自身特点和在工业中的实际应用，为广大研究爱好者提供一些有用的参考。

关键词：机械手；自动化；应用

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）11-0073-01

机械化、自动化是当今工业的发展趋势，陈旧的人力手工为主的工业制造逐渐被时代所淘汰，社会的发展和科技的进步对现代工业提出了更高的要求和必备的基础条件。传统的手工制作已无法带动蓬勃发展的现代化工业，现代化的工业生产过程中，机械手已经在很多环节替代了人力，代替人工来完成一系列的操作。机械手以及自身的特点在高温、高压、放射性和有毒气体等环境下可以很好的替代人力来完成生产作业，避免了人体受到伤害的同时快速高效的完成指定工作。机械手在现代工业中已起到了不可替代的作用。

1 机械手的工作原理

机械手是一种经过编程的自动化机械装置，通过程序化的动作能够代替人工作业来完成对物件的拿取、搬运及转移等特定动作以达成预期作业任务，在自动化水平较高的生产线上能够很好的辅助人来完成预定操作，一些结构复杂高级的机械手还能够模仿人的手及手臂来完成复杂的操作作业。

常见机械手的构造较简单，主要由抓取装置、传感装置、驱动装置、传送装置和控制装置组成。机械手的各部分结构相对独立又互相协作来完成指定的操作，其中抓取装置主要负责对物件的抓取和放置等工作，交由传送装置将物件移动到指定的位置，这一系列的操作过程都有传感器来进行监控，保证物件的完整和质量标准。抓取和传送都是由驱动装置来提供动力的，而整个的机械手最重要的部分是控制单元，就像人的大脑一样，控制单元按照指定程序和步骤经由驱动装置来对机械手臂进行控制完成指定操作。

机械手分为专用和通用两种类型。专用型机械手因其制造成本低和结构简单主要应用于大批量生产的流水线作业，用来完成简单的抓取和移动等工作。通用型机械手具有独立的控制单元，可以通过编程操作对其进行系统的控制，运用驱动系统控制机械臂完成指定动作，与专业型相比具有明显的优势，通用型机械手作用范围更广，可完成的工作类型也多很多，在现代工业生产中应用非常广泛。驱动装置在机械手中具有很重要的作用，它是连接控制系统和机械部件的桥梁，目前在用的驱动方式主要有机械、电力、液压和气压四种。其中电力和机械的驱动方式应用较少，主要应用于结构简单的机械手中。液压和气压的驱动方式是目前最常见也是应用最广的驱动方式。液压驱动方式具有响应快、平稳性好等特点，能够在缓慢的速度下输出较大的能量，对机械部件的带动有着很好的效果。

2 机械手的简单应用

从二十世纪六十年代机械手问世来，历经五十多年的不断创新发展，在科学技术不断进步的支撑下，机械手在现代化工业中已经成为非常重要的机械设备。随着计算机技术和现代控制技术的不断发展，机械手正朝着更加精准、轻便、智能化的方向发展。机械手在我国引入较晚，经过改革开放和我国多个五年规划的发展，机械手在我国的发展应用已得到了很大的提高，从最初的依靠进口到现如今的自主研发，我们已经有了一套自己的理论和技术。目前机械手在国内的应用十分广泛，主要有以下几个方面：

2.1 热加工作业

众多工业领域中都会有热处理的环节，例如钢材的熔炼铸造、玻璃的制造切割等，机械手的应用大大提高了工作的安全性和生产过程的准确性，对产品的质量提升、人力资源的节约都有显著的作用。安装了机械手的锻造机械和切割机能够提高生产能力的同时实现更高的自动化，从而提高生产线的效率和加工质量，对企业的经济效益有很大效果。

2.2 冷加工作业

大部分的机械手工作类型都是冷加工，即对要加工的零配件进行上下料和运送等操作。这类的机械手起到了很好的桥梁作用，一些数控机床和自动化生产线上，运用机械手进行零件的上下料，大大缩短了加工时间和提高了作业的准确性。不同生产环节之间的传送由机械手来完成，节省了劳动力也更加的安全可靠，例如玻璃加工过程中的玻璃拿取和搬运，由于玻璃的易碎特性，有机械手来完成传送比人工更加安全可靠，一定程度上提高了产品的出产合格率。

2.3 拆装、维修方面

对大型机械的拆装和维修中，机械手起着非常重要的作用。笨重的零部件通过机械手的拆装运输比起人工作业方便了非常之多，例如铁路工业中的拆装三通阀门、组装轮对等，大大降低了劳动强度节省了人力。同样在汽车工业中也有很多例子，例如汽车的组装、焊接喷涂等工序都是经由机械手来完成的。

3 结语

机械手的应用在高度自动化、机械化的现代工业中起到了举足轻重的作用，可以说是工业机器人的一个重要分支。相信随着计算机技术、电子信息技术、自动化控制技术的不断创新，机械手在工业领域的运用将会逐步加深，向更加复杂化、精准化、智能化的高精尖方向发展，为行业的发展和社会的进步做出更大的贡献。

参考文献

[1]王成忠.机械手的迭代学习控制研究[D].苏州大学，2016.

[2]李杰.机械手的控制与简单应用[M].工程技术（引文版），2016（01）.