1、 0 第第 1 1 章章 机械手概况机械手概况 1.1 机械手的应用及概况 机械手除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待 于进一步实现机械化。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有 75是 小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在 50 件以下，零件真正在机床 上加工的时间仅占零件生产时间的 5。从这里可看出，装卸、搬运等工序 机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。机械 手可在空间抓放物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量 自动化生产，广泛应用于柔性自动线。 近些年，随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越 多的应用，工
2、业机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。 在机械工业中，机械手的应用意义可以概括如下： 1.可以提高生产过程的自动化程度 应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机 器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快 实现工业生产机械化和自动化的步伐。 2.可以改善劳动条件 避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放 射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中，用人手直接操作是有危 险或根本不可能的。而应用机械手即可部分或全部代替人安全地完成作业， 大大地改善了工人的劳动条件。在一些动作简单但又重复作业的操作中，以 机械手代
3、替人手进行工作， 可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。 3.可以减少人力，便于有节奏地生产 应用机械手代替人手进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由 于应用机械手可以连续地工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动 化机床和综合加工自动生产线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更 准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进行生产。 综上所述，有效地应用机械手是发展机械工业的必然趋势。 1 1.2 机械手的发展历程与趋势 1）发展历程 机械手是在早期就有的古机器人基础上发展起来的， 我国古代的机关人制 造者是最早研究有关机械手、关节活动等问题的.现代机械手的研究始于 20 世纪中期，
4、随着计算机和自动化技术的发展，特别是 1946 年第一台数字电子 计算机问世，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向 发展。同时，大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，又为机器人 的开发奠定了基础。另一方面，核能技术的研究要求某些操作机械代替人处 理放射性物质。在这一需求背景下，美国于 1947 年开发了遥控机械手，1948 年又开发了机械式的主从机械手。 2）发展趋势 1 重复高精度 重复精度是指如果动作重复次数多，机械手到达同样位置的精确程度。 随着微电子技术和现代控制技术的发展，机械手的重复精度将越来越高，它 的应用领域也将更广阔，如核工业和军事工业等。 2 模块化
5、 模块化拼装的机械手比组合导向驱动装置更具灵活的安装体系。它集成 电接口和带电缆及油管的导向系统装置，使机械手动作自如。模块化机械手 使同一机械手可能应用不同的模块而具有不同的功能，扩大了机械手的应用 范围，是机械手的一个重要的发展方向。 3 节能化 为了适应食品、医药、生物工程、电子、纺织、精密仪器等行业的无污 染要求不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。随着材料技术的进步，新型 材料的出现，构造特殊、用自润滑材料制造的无润滑元件，不仅节省润滑油、 不污染环境，而且系统简单、摩擦性能稳定、成本低、寿命长。 4 机电一体化 由“可编程控制器传感器液压元件”组成的典型的控制系统仍然是 自动化技术的
6、重要方面；发展与电子技术相结合的自适应控制液压元件，使 液压技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制” ；而今，电磁阀的线 圈功率越来越小，而 PLC 的输出功率在增大，由 PLC 直接控制线圈变得越来 越可能。 2 国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。 使它具有一定 的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差 时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得 一定成绩。 随着科学与技术的发展，机械手的应用领域也不断扩大。 1.3 PLC 概述及应用 1、可编程序控制器概况 可编程序控制器（programmable controller），现在一般简称为 PLC （programmable logic controller），它是以微处理器为基础，综合了计算 机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术、通 信网络技发展起来 的一种通用的工业自动控制装置。以其显著的优点在冶金、化工、交通、电 力等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制三大支柱之一。 2、
