机械手的发展趋势

目前工业机械手的应用逐步扩大，技术性能在不断提高。由于发展时间较短，人们 对它有一个逐步认识的过程，机械手在技术上还有一个逐步完善的过程，其目前的发展 趋势是：

(一)扩大机械手在热加工行业上的应用，

171前国内机械手应用在机械工业冷加工作业中的较多，而在铸、锻、焊、热处理等 热加工以及装配作业等方面的应用较少。因热加工作业的物件重、形状复杂、环境温度 高等，给机械手的设计、制造带来不少困难，这就需要解决技术上的难点，使机械手更 好地为热加工作业服务。同时，在其它行业和工业部门，也将随着工业技术水平的不断 提高，而逐步扩大机械手的使用。

(=)提高工业机械手的工作性能

机械手工作性能的优劣，决定着它能否正常地应用于生产中。机械手工作性能中的 重复定位精度和工作速度两个指标，是决定机械手能否保质保量地完成操作任务的关键 因素。因此要解决好机械手的工作平稳性和快速性的要求，除了从解决缓冲定位措施入 手外，还应发展满足机械手性能要求价廉的电液伺服阀，将伺服控制系统应用于机械手 上。

(三)发展组合式机械手

从机械手本身的特点来说，可变程序的机械手更适应产品改型、设备更新，多品种 小批量的要求，但是它的成本高，专用机械手价廉，但适用范围又受到限制．。‘因此，对 一些特殊用途的场合，就需要专门设计、专门加工，这样就提高了产品成本。为了适应 应用领域分门别类的要求，可将机械手的结构设计成可以组合的型式。组合式机械手是 将一些通用部件(如手臂伸缩部件，升降部件、回转部件和腕部回转、俯仰部份等>根据作 业的要求S选择必要的能完成预定机能的单元部件，以机座为基础进行组合，配上与其业的要求S选择必要的能完成预定机能的单元部件，以机座为基础进行组合，配上与其相适应的控制部分，即成为能完成特殊要求的机械手。它可以简化结构，兼顾了使用上的专用性和设计上的通用性，便于标准化、系列化设计和组织专业化生产，有利于提高机械手的质量和降低造价，是一种有发展前途的机械手。

(四)研制具有“视觉’’和“触觉"的所谓“智能机甓人"

对于需用人工进行灵巧操作及需要进行判断的工作场合，工业机械手很难代替人的

劳动。如在工作过程中出现事故、障碍和情况变化等，机械手不能自动分辨纠正，而只 能停机，待人们排除意外事故后才能继续工作。因此，人们对机械手提出了更高的要 求，希望使其具有“视觉”、“触觉舻等功能，使之对物件进行判断、选择，能连续调 节以适应变化的条件，并能进行“手--Itl趸"协调动作。这就需要一个能处理大量信息的 计算机，要求人与机器“对话”进行信息交流。

这种带“视觉"、矗触觉’’反馈的，由计算机控制的，具有人的部分“智能”的机

械装置称为“智能机器人"。所谓“智能，，是包括。识别、学习、记忆、分析判断的功

能。而识别功能是通过“视觉胗、“触觉”和“听觉"等感觉“器官"认识对象的。

具有感觉功能的机器人，其工作性能是比较完善的，．能够准确地夹持任意方位的物件，判断物件重量，越过障碍物进行工作，自动测出夹紧力大小，并能自动调节，适用 于从事复杂、精密的操作，如装配作业(国外研制的装配机器人，能将活塞装入间隙汉 20微米的汽缸内)，它有着一定的发展前途。

智能机器人是一种新兴的技术，对它的研究将涉及到电子技术、控制论、通讯技术、电视技术、空问机构和仿生机械学等学科。它是当代自动控制技术的一个新兴的领域。 随着科学技术的发展，智能机器人将会代替人做更多的工作。

(四)研制具有“视觉’’和“触觉"的所谓“智能机甓人"

对于需用人工进行灵巧操作及需要进行判断的工作场合，工业机械手很难代替人的 劳动。如在工作过程中出现事故、障碍和情况变化等，机械手不能自动分辨纠正，而只 能停机，待人们排除意外事故后才能继续工作。因此，人们对机械手提出了更高的要 求，希望使其具有“视觉”、“触觉舻等功能，使之对物件进行判断、选择，能连续调 节以适应变化的条件，并能进行“手--Itl趸"协调动作。这就需要一个能处理大量信息的 计算机，要求人与机器“对话”进行信息交流。

这种带“视觉"、矗触觉’’反馈的，由计算机控制的，具有人的部分“智能”的机 械装置称为“智能机器人"。所谓“智能，，是包括。识别、学习、记忆、分析判断的功 能。而识别功能是通过“视觉胗、“触觉”和“听觉"等感觉“器官"认识对象的。

具有感觉功能的机器人，其工作性能是比较完善的，．能够准确地夹持任意方位的物 件，判断物件重量，越过障碍物进行工作，自动测出夹紧力大小，并能自动调节，适用 于从事复杂、精密的操作，如装配作业(国外研制的装配机器人，能将活塞装入间隙汉 20微米的汽缸内)，它有着一定的发展前途。

智能机器人是一种新兴的技术，对它的研究将涉及到电子技术、控制论、通讯技术、 电视技术、空问机构和仿生机械学等学科。它是当代自动控制技术的一个新兴的领域。 随着科学技术的发展，智能机器人将会代替人做更多的工作。

二、设计时应考虑的几个问题

(一)应具有足够的握力(HP夹紧力) 、

在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的 惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。

(--)手指间应具有一定的开闭角

两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角一，如图2—8所示。手指的开闭角应保证工件能顺利进入或脱开。若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要求。

(--)应保证工件准确定位

为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应状。例如圆柱形工件采用带“V”形面

的手指，以便自动定心。

(四)应具有足够的强度和刚度

手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振 动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，但应尽量使结构简单紧凑，自重戥芎凹婴形，但出尽重傥玷嗣间早紫暌，目重轻，并使手部的重心在手腕的回转轴线上，使 图2—8手指开闭角示意图手腕的扭转力矩最小为佳。

(五)应考虑被抓取对象的要求

1．抓取形状手指形状应根据工件形状而设计。如工件为圆柱形，则采用“V，，形 手指，圆球状工件用圆弧形三指手指j方料用平面形手指；细丝工件用尖指勾形或细齿 钳爪手指。总之应根据工件形状来选定手指形状。

2．抓取部位抓取部位的尺寸尽可能是不变的，若加工后尺寸有变化，手指应能适 应尺寸变化的要求，否则不允许定为抓取部位。对于工件表面质量要求高的，抓取时尽 量避开高质量表面或在手指上加软质垫片(如橡皮、泡沫塑料、石棉衬垫等)以防夹持 时损坏工件。

3．抓取数量若用一对手指抓取多个工件，为了不发生个别工件的松动或脱落现 象，在手指上可增加弹性衬垫，如橡皮、泡沫塑料等，如图2—9、(a)所示为一次抓 取70--'80个缝纫机针的手指J对于较长工件可采用双指或多指抓取如图(6)所示。

(六)应考虑手指的多用性

手指是专用性较强的部件，为适应小批量多品种工件的不同形状和尺寸的要求，可 制成组合式的手指如图2--10所示。对于这种手指要求结构简单，安装维修方便，更换 强