摘要：機(jī)械手可以模擬人手的某些動(dòng)作，可以在一定的控制程序下完成要求的任務(wù)，它可以代替人完成繁重的或是危害健康的工作，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化和機(jī)械化，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。同時(shí)隨著相關(guān)學(xué)科進(jìn)步，機(jī)械手向著智能化、通用化方向發(fā)展，必為制造業(yè)等行業(yè)做出更加巨大貢獻(xiàn)，從根本上提升行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　關(guān)鍵詞：汽車(chē);機(jī)械手;傳感器;控制

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化程度不斷提高，在某些環(huán)節(jié)逐步使用自動(dòng)化、半自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行輔助操作，使工人從繁重的勞動(dòng)中解放出來(lái)。其中機(jī)械手由于具有操作簡(jiǎn)便、高效安全、精確直觀等特點(diǎn)，能很好滿足現(xiàn)代企業(yè)高效率、高質(zhì)量以及高安全性的要求，在自動(dòng)化程度越來(lái)越高的生產(chǎn)線上扮演著不可替代的角色。

　　1 機(jī)械手在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用

　　1.1 搬運(yùn)、安裝作業(yè)

　　在汽車(chē)安裝總線上，車(chē)身的裝配、焊接、搬運(yùn)、包裝，檢測(cè)等都離不開(kāi)工業(yè)機(jī)械手，工業(yè)機(jī)器手已成為汽車(chē)生產(chǎn)線上不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。而安裝作業(yè)中機(jī)械手的應(yīng)用更是隨處可見(jiàn)，像輪胎、車(chē)門(mén)、車(chē)燈、座椅等的安裝。舉例來(lái)說(shuō)--輪胎裝配機(jī)械手，它是工人裝配輪胎時(shí)的輔助裝置，能圓滿地實(shí)現(xiàn)特定工位輪胎的搬運(yùn)安裝作業(yè)，工作平穩(wěn)可靠，能實(shí)現(xiàn)機(jī)械自鎖，結(jié)構(gòu)剛性好，極大地降低了企業(yè)勞動(dòng)成本，提高了工作效率和安全性，被廣泛地應(yīng)用于相關(guān)生產(chǎn)線。

　　1.2 焊接作業(yè)

　　汽車(chē)焊接生產(chǎn)線上汽車(chē)零部件、底盤(pán)、車(chē)身的點(diǎn)焊作業(yè)都是通過(guò)由機(jī)械手實(shí)現(xiàn)的，例如點(diǎn)焊機(jī)器手、弧焊機(jī)器手等。汽車(chē)行業(yè)對(duì)焊接的精度要求非常高，像汽車(chē)后橋的焊接，它需要連續(xù)焊接，就要求機(jī)械手能夠連續(xù)軌跡控制。如果由人工進(jìn)行焊接，很容易就會(huì)出現(xiàn)焊接不一致的情況，而使用焊接機(jī)器人則可以避免這一現(xiàn)象。

　　1.3 噴漆作業(yè)

　　由于存在危險(xiǎn)性等原因，汽車(chē)車(chē)身的噴涂工作，通常都會(huì)由工業(yè)機(jī)機(jī)械手進(jìn)行。噴涂機(jī)器人可柔性對(duì)應(yīng)各種類(lèi)型工件，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)外表面噴涂，其噴涂軌跡精確，保證了涂膜的均勻性，提高了涂覆品質(zhì)和同時(shí)也提高了材料利用率，適應(yīng)產(chǎn)品廣。

　　1.4 板材沖壓作業(yè)

　　當(dāng)前國(guó)內(nèi)的汽車(chē)的零件大多是由金屬板材沖壓而成，其生產(chǎn)流程如下：板材原料入位→機(jī)械手抓取上料→高溫加熱電爐→高溫板材出爐→機(jī)械手抓取上料→沖壓機(jī)床沖壓→機(jī)械手抓取下料→傳輸線組成。這其中加工難點(diǎn)較多：板材溫度高、板材薄、速度要求高、板材形態(tài)不規(guī)則、尺寸受限等等。而機(jī)械手由于采用直線位移采用伺服電機(jī)與行星減速機(jī)機(jī)構(gòu)結(jié)合的動(dòng)力模式，速度快，加速平穩(wěn)，定位精確，能夠成功解決這一系列問(wèn)題。

　　2 機(jī)械手的發(fā)展?fàn)顩r

　　機(jī)械手可以模擬人手的某些動(dòng)作，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，發(fā)展也十分迅速。第一臺(tái)機(jī)械手于1958年由美國(guó)聯(lián)合控制公司研發(fā)而成，它基于示教型系統(tǒng)，依靠電磁鐵抓取物體。1970年，victor 在斯坦福大學(xué)演示的斯坦福機(jī)械手技術(shù)先進(jìn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，至今還被使用。70年代以后，機(jī)械手這一設(shè)備在其它工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，比如日本、德國(guó)等，開(kāi)始被廣泛應(yīng)用。而我國(guó)工業(yè)機(jī)械手開(kāi)發(fā)與研究開(kāi)始于70年代，1972年于上海開(kāi)發(fā)第一臺(tái)機(jī)械手，隨后全國(guó)各省都開(kāi)始研制應(yīng)用機(jī)械手。從1986到1990年開(kāi)始政府將工業(yè)機(jī)器人研發(fā)列入五年計(jì)劃，并投入大量人力物力，開(kāi)發(fā)制造了一系列工業(yè)機(jī)器人。

　　現(xiàn)如今最常使用的硬臂式機(jī)械手可以抓取重量在10-300kg、任意外形的物品，其特點(diǎn)如下：平衡工件的重量，讓工件保持無(wú)重力化浮動(dòng)，被用于工件的精確移載。利用氣動(dòng)平衡的原理，可以自動(dòng)檢測(cè)工件重量變化，不管是空載還是抓取不同質(zhì)量的工件，都能做到懸浮狀態(tài)，可以在三維空間內(nèi)精確定位。剛性手臂帶動(dòng)工件做升降運(yùn)動(dòng)，而橫向臂帶動(dòng)工件水平運(yùn)動(dòng)，又能保持頭部的水平，操作方便。

　　3 機(jī)械手的未來(lái)發(fā)展方向

　　3.1 發(fā)展有“感覺(jué)”機(jī)械手

　　機(jī)械手是集力學(xué)、機(jī)械、液壓、控制、傳感和計(jì)算機(jī)技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的交叉，它的進(jìn)步發(fā)展依賴(lài)于某些相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。要發(fā)展有“感覺(jué)”的機(jī)械手，傳感器的應(yīng)用十分必要，除去傳統(tǒng)的位置、速度等傳感器，未來(lái)機(jī)械手還需應(yīng)用“視覺(jué)”、“觸覺(jué)”甚至“味覺(jué)”等多種傳感器。這種具有“感覺(jué)”的機(jī)械手有一定的傳感能力，能夠反饋外界環(huán)境的變化，并作出相應(yīng)的反應(yīng)。高準(zhǔn)確度、高精度讓這類(lèi)機(jī)械手可以廣泛應(yīng)用于復(fù)雜、精密的操作，如軍事、工業(yè)、醫(yī)藥等行業(yè)，都有很大發(fā)展前途。

　　3.2 模塊化、通用化

　　從機(jī)械手本身的特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，開(kāi)源可編程的機(jī)械手更適應(yīng)產(chǎn)品換代、設(shè)備升級(jí)的要求，但是它的技術(shù)和成本要求較高。像自動(dòng)涂膠機(jī)、輪胎助力機(jī)械手專(zhuān)等用機(jī)械手雖然價(jià)格相對(duì)便宜，但適用范圍又受到限制。而一些特殊場(chǎng)合用的機(jī)械手，又需要專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)、加工，這樣就導(dǎo)致了成本的增加。因此為了適應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域不同的要求，機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模塊化、通用化迫在眉睫，這也是未來(lái)機(jī)械手的重要發(fā)展方向。

　　3.3 PLC控制的應(yīng)用

　　PLC可編程序控制器，是一個(gè)以微處理器為核心、可編程的存儲(chǔ)器。工作時(shí)，首先在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序執(zhí)行和算術(shù)運(yùn)算等指令，然后通過(guò)輸入、輸出接口傳達(dá)指令，控制機(jī)械手運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程。另外PLC的程序編制，采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，不需要專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)，讓用戶(hù)程序編制變得簡(jiǎn)單易學(xué)。操作人員只需要按照說(shuō)明書(shū)，做少量的接線和簡(jiǎn)單的程序編制設(shè)定工作，就能將其靈活方便的應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。

　　當(dāng)前我國(guó)機(jī)械手研發(fā)還處在一個(gè)十分初級(jí)的階段，特別在高精度的機(jī)械手方面，與美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大差距。為此，要讓我國(guó)機(jī)械行業(yè)能夠進(jìn)一步發(fā)展壯大，就必須提高機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率，將人從生產(chǎn)中解放出來(lái)。同時(shí)，國(guó)家應(yīng)加大對(duì)機(jī)械手及機(jī)器人的研發(fā)投入，積極開(kāi)發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，從根本上提升機(jī)械行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

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