機械手的控制與簡單應(yīng)用

陸程良

摘 要：隨著科技的不斷進步和現(xiàn)代化工業(yè)的不斷發(fā)展，機械化和自動化水平在工業(yè)的生產(chǎn)過程中不斷提高，機械手被廣泛的應(yīng)用于制造業(yè)、加工業(yè)等眾多領(lǐng)域中。機械手的應(yīng)用大大縮減了勞動人力和勞動強度，在提升了工作效率的同時也提高了產(chǎn)品的整體質(zhì)量，從而降低了企業(yè)支出和生產(chǎn)成本，使得企業(yè)效益逐步提高。本文旨在概述機械手的工作原理和工作過程，闡述機械手的自身特點和在工業(yè)中的實際應(yīng)用，為廣大研究愛好者提供一些有用的參考。

關(guān)鍵詞：機械手；自動化；應(yīng)用

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）11-0073-01

機械化、自動化是當今工業(yè)的發(fā)展趨勢，陳舊的人力手工為主的工業(yè)制造逐漸被時代所淘汰，社會的發(fā)展和科技的進步對現(xiàn)代工業(yè)提出了更高的要求和必備的基礎(chǔ)條件。傳統(tǒng)的手工制作已無法帶動蓬勃發(fā)展的現(xiàn)代化工業(yè)，現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)過程中，機械手已經(jīng)在很多環(huán)節(jié)替代了人力，代替人工來完成一系列的操作。機械手以及自身的特點在高溫、高壓、放射性和有毒氣體等環(huán)境下可以很好的替代人力來完成生產(chǎn)作業(yè)，避免了人體受到傷害的同時快速高效的完成指定工作。機械手在現(xiàn)代工業(yè)中已起到了不可替代的作用。

1 機械手的工作原理

機械手是一種經(jīng)過編程的自動化機械裝置，通過程序化的動作能夠代替人工作業(yè)來完成對物件的拿取、搬運及轉(zhuǎn)移等特定動作以達成預(yù)期作業(yè)任務(wù)，在自動化水平較高的生產(chǎn)線上能夠很好的輔助人來完成預(yù)定操作，一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜高級的機械手還能夠模仿人的手及手臂來完成復(fù)雜的操作作業(yè)。

常見機械手的構(gòu)造較簡單，主要由抓取裝置、傳感裝置、驅(qū)動裝置、傳送裝置和控制裝置組成。機械手的各部分結(jié)構(gòu)相對獨立又互相協(xié)作來完成指定的操作，其中抓取裝置主要負責(zé)對物件的抓取和放置等工作，交由傳送裝置將物件移動到指定的位置，這一系列的操作過程都有傳感器來進行監(jiān)控，保證物件的完整和質(zhì)量標準。抓取和傳送都是由驅(qū)動裝置來提供動力的，而整個的機械手最重要的部分是控制單元，就像人的大腦一樣，控制單元按照指定程序和步驟經(jīng)由驅(qū)動裝置來對機械手臂進行控制完成指定操作。

機械手分為專用和通用兩種類型。專用型機械手因其制造成本低和結(jié)構(gòu)簡單主要應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的流水線作業(yè)，用來完成簡單的抓取和移動等工作。通用型機械手具有獨立的控制單元，可以通過編程操作對其進行系統(tǒng)的控制，運用驅(qū)動系統(tǒng)控制機械臂完成指定動作，與專業(yè)型相比具有明顯的優(yōu)勢，通用型機械手作用范圍更廣，可完成的工作類型也多很多，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛。驅(qū)動裝置在機械手中具有很重要的作用，它是連接控制系統(tǒng)和機械部件的橋梁，目前在用的驅(qū)動方式主要有機械、電力、液壓和氣壓四種。其中電力和機械的驅(qū)動方式應(yīng)用較少，主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)簡單的機械手中。液壓和氣壓的驅(qū)動方式是目前最常見也是應(yīng)用最廣的驅(qū)動方式。液壓驅(qū)動方式具有響應(yīng)快、平穩(wěn)性好等特點，能夠在緩慢的速度下輸出較大的能量，對機械部件的帶動有著很好的效果。

2 機械手的簡單應(yīng)用

從二十世紀六十年代機械手問世來，歷經(jīng)五十多年的不斷創(chuàng)新發(fā)展，在科學(xué)技術(shù)不斷進步的支撐下，機械手在現(xiàn)代化工業(yè)中已經(jīng)成為非常重要的機械設(shè)備。隨著計算機技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的不斷發(fā)展，機械手正朝著更加精準、輕便、智能化的方向發(fā)展。機械手在我國引入較晚，經(jīng)過改革開放和我國多個五年規(guī)劃的發(fā)展，機械手在我國的發(fā)展應(yīng)用已得到了很大的提高，從最初的依靠進口到現(xiàn)如今的自主研發(fā)，我們已經(jīng)有了一套自己的理論和技術(shù)。目前機械手在國內(nèi)的應(yīng)用十分廣泛，主要有以下幾個方面：

2.1 熱加工作業(yè)

眾多工業(yè)領(lǐng)域中都會有熱處理的環(huán)節(jié)，例如鋼材的熔煉鑄造、玻璃的制造切割等，機械手的應(yīng)用大大提高了工作的安全性和生產(chǎn)過程的準確性，對產(chǎn)品的質(zhì)量提升、人力資源的節(jié)約都有顯著的作用。安裝了機械手的鍛造機械和切割機能夠提高生產(chǎn)能力的同時實現(xiàn)更高的自動化，從而提高生產(chǎn)線的效率和加工質(zhì)量，對企業(yè)的經(jīng)濟效益有很大效果。

2.2 冷加工作業(yè)

大部分的機械手工作類型都是冷加工，即對要加工的零配件進行上下料和運送等操作。這類的機械手起到了很好的橋梁作用，一些數(shù)控機床和自動化生產(chǎn)線上，運用機械手進行零件的上下料，大大縮短了加工時間和提高了作業(yè)的準確性。不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的傳送由機械手來完成，節(jié)省了勞動力也更加的安全可靠，例如玻璃加工過程中的玻璃拿取和搬運，由于玻璃的易碎特性，有機械手來完成傳送比人工更加安全可靠，一定程度上提高了產(chǎn)品的出產(chǎn)合格率。

2.3 拆裝、維修方面

對大型機械的拆裝和維修中，機械手起著非常重要的作用。笨重的零部件通過機械手的拆裝運輸比起人工作業(yè)方便了非常之多，例如鐵路工業(yè)中的拆裝三通閥門、組裝輪對等，大大降低了勞動強度節(jié)省了人力。同樣在汽車工業(yè)中也有很多例子，例如汽車的組裝、焊接噴涂等工序都是經(jīng)由機械手來完成的。

3 結(jié)語

機械手的應(yīng)用在高度自動化、機械化的現(xiàn)代工業(yè)中起到了舉足輕重的作用，可以說是工業(yè)機器人的一個重要分支。相信隨著計算機技術(shù)、電子信息技術(shù)、自動化控制技術(shù)的不斷創(chuàng)新，機械手在工業(yè)領(lǐng)域的運用將會逐步加深，向更加復(fù)雜化、精準化、智能化的高精尖方向發(fā)展，為行業(yè)的發(fā)展和社會的進步做出更大的貢獻。

參考文獻

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