淺析工業(yè)機械手的發(fā)展趨勢及應(yīng)用

鄭淮棱 潘琦

摘 要：隨著中國科技的飛速發(fā)展和高新技術(shù)產(chǎn)品的出現(xiàn)，推動企業(yè)發(fā)展的生產(chǎn)模式發(fā)生了新的變革。傳統(tǒng)的通過人工的體力勞動，已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)需要，目前大部分企業(yè)追求的是低勞動力的投入，從而獲得高效的生產(chǎn)能力?；谀壳皣鴥?nèi)外市場發(fā)展的趨勢，工業(yè)機械手應(yīng)運而生，機械手的出現(xiàn)對現(xiàn)代企業(yè)具有劃時代的意義。從一定程度上減輕了人工勞動力，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率，且機械手在惡劣的環(huán)境下工作，能夠避免意外事故的發(fā)生。本文著重介紹機械的發(fā)展趨勢及其應(yīng)用，并提出了自己的獨特見解。

關(guān)鍵詞：機械手;發(fā)展趨勢;應(yīng)用

一、基于工業(yè)機械手發(fā)展趨勢的分析

（一）機械手與機電液一體化的結(jié)合

機械手的機電液一體化技術(shù)是企業(yè)生產(chǎn)自動化的典型代表。以簡單的送料機械手為例，在重型機械中機械手的驅(qū)動方式可以選擇液壓式驅(qū)動，因其體積小，重量輕，抗沖擊性能好。此外手臂的上下運動是通過電動機帶動絲杠的轉(zhuǎn)動，絲杠將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械手臂的上下運動，而機械手臂的轉(zhuǎn)動也是通過電動機帶動的。因機械手的自由度可任意選擇，一般的生產(chǎn)都選用四自由度的機械手，包括手臂在立柱上的上下移動和繞立柱的轉(zhuǎn)動，手腕的轉(zhuǎn)動和手抓的運動。[1]因此采用機械手與機電液一體化的結(jié)合，能很好地操控機械手進行靈活的運動，成為未來的重要發(fā)展趨勢。

（二）可視機械手的發(fā)展

勞動工人進行生產(chǎn)活動時需要眼睛進行觀察，同樣機械手在進行工作時也需要一雙眼睛，去幫助它辨別所要加工的零件。但在目前的工業(yè)生產(chǎn)中，機械手的視覺應(yīng)用還未達到理想的水平，大部分機械手還需要人工的輔助，才能完成整個的勞動生產(chǎn)。但當視覺系統(tǒng)發(fā)展到一定水平時，機械手完全不需要人工的輔助，就可獨立完成一整套的生產(chǎn)。[2]此時機械手可依靠敏銳的視覺去辨別一個工件的好壞，以及實時分析工作狀況，并向控制系統(tǒng)進行反饋，然后控制系統(tǒng)可根據(jù)其反饋的情況為其制定新的方案。顯然可視機械手在未來具有很大的發(fā)展前景。

（三）重復(fù)高精度機械手的發(fā)展

在機械手的開發(fā)應(yīng)用過程中，重復(fù)高精度是一個重要的發(fā)展趨勢。機械手在生產(chǎn)過程中需要一直重復(fù)進行某項工作，而在機械手的重復(fù)工作中，其運動精度很難做到不產(chǎn)生任何的誤差。而在實際的工業(yè)生產(chǎn)過程中，機械手在重復(fù)運動過程中必須保證每一次的運動都要精確，從而保證生產(chǎn)的要求。隨著工業(yè)機械手的應(yīng)用越來越廣泛，在軍事和醫(yī)療領(lǐng)域，對機械手重復(fù)高精度的要求也越來越嚴格，這必然成為未來機械手的重要發(fā)展趨勢。

二、基于工業(yè)機械手應(yīng)用領(lǐng)域的分析

（一）工業(yè)制造領(lǐng)域

目前機械手主要應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域，尤其在大型重工業(yè)和勞動力較大的生產(chǎn)車間中，以及在惡劣的條件下，比如深水高溫寒冷太空腐蝕等場合中應(yīng)用較為廣泛機械手用來代替人手完成高精度，高質(zhì)量和大批量的生產(chǎn)勞動，比如汽車制造，航空航天，建筑機械等領(lǐng)域。在化工行業(yè)中，比如電焊，氣焊，氬弧焊沖蝕和點蝕等等。此外還在物流領(lǐng)域中，比如貨物的搬運，包裝等工作。

（二）軍事科技領(lǐng)域

隨著科技創(chuàng)新的不斷發(fā)展和我國國防建設(shè)的需要，機械手逐漸走向了軍事應(yīng)用領(lǐng)域，為我國國防實力的提升做出了重大貢獻。主要讓機械手進行一些敵情的判斷和控制任務(wù)，尤其是應(yīng)用到某些危險的場合，比如利用無人機進行敵情的偵查，特別是在利用機器人進行拆除炸彈，在發(fā)生災(zāi)難后利用機器人進行救助傷員，和利用機器人掃雷等等。[3]機器人還可以代替士兵去完成一些不太復(fù)雜的工程和后勤任務(wù)，從而減輕士兵的工作量，讓他們有時間去完成更艱巨的任務(wù)。

（三）醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域

機械手不但可以運用到重型的工業(yè)中，還可運用到某些細微的領(lǐng)域，比如應(yīng)用到醫(yī)療衛(wèi)生中。在醫(yī)療上機械手可以代替醫(yī)生進行一些難度較高的手術(shù)，因為在某些重要的醫(yī)療手術(shù)中，醫(yī)生往往會面臨巨大的壓力，操作稍有不慎就會危及病人的生命安全。而采用機械手來輔助醫(yī)生，就會使這種情況得到改善。機械手可以代替醫(yī)生做一些如，眼部手術(shù)，心腦血管手術(shù)等，此外我國的醫(yī)療團隊還發(fā)明了一種能夠進入人體胃部的小型機械手，此機械手采用膠囊的外形，患者只需要將其吞下，然后醫(yī)生利用磁場對機械手進行遠程的操控，機械手在病人的胃部進行螺旋式的掃描，就可以觀察出病人的癥狀。此外，機械手還可以幫助醫(yī)生進行一些日常的工作，比如運送藥品，自動監(jiān)測病房中的噪聲和空氣質(zhì)量等。

三、總結(jié)

未來企業(yè)的發(fā)展必然是追求工業(yè)自動化，勞動工人使用計算機操控機械手進行一系列的勞動生產(chǎn)，能在很大程度上節(jié)約人工勞動力，并能大大的提高企業(yè)生產(chǎn)的效率。因此在未來工業(yè)機械手具有很大的發(fā)展前景，此外將機械手與機電液一體化相結(jié)合，從而制造出一套完整的生產(chǎn)體系，是很多企業(yè)的發(fā)展目標，也是未來工業(yè)發(fā)展的趨勢。相信經(jīng)過我們的努力，未來工業(yè)機械手的發(fā)展一定會大放異彩。

參考文獻：

[1]郭睿涵，張軍元.淺談印制電路板設(shè)計基礎(chǔ)[J].橡塑技術(shù)與裝備，2015（20）：74-75.

[2]朱同波，朱光宇.工業(yè)機器人機械系統(tǒng)運動學及運動控制[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2016，29（05）：15-17+58.

[3]王平.六自由度工業(yè)機器人軌跡跟蹤控制研究[D].長春工業(yè)大學，2018.

作者簡介：鄭淮棱（1988-），男，廣東潮州人 ，本科，助理工程師（機電專業(yè)），科員，研究方向：機械設(shè)計制造及其自動化。