1、 1 1.绪论 1.1 工业机械手设计的意义 1、熟悉机械手的应用场合及有关机械手设计的步骤； 2、机械手可以提高生产过程中的自动化程度，减轻人力，便于有节奏的生产； 3、 结合机械手设计这方面的知识， 在设计过程中学会怎样发现问题、 研究问题、 解决问题。 1.2 国外的机械情况 现代工业机械手起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适 应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化 。 机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械 手。他的结构是：机体上安装回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系 统是示教型的。 1962年，美国机械铸
2、造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现 型机械手。商名为Uni-mate(即万能自动)。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰， 用液压驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基 础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专 门生产工业机械手。 1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运。 该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动，控制系 统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手 发展的基础。 1978年美国Uni-mate公司和
3、斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Uni-mate型 工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于 1毫 米。 美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如Uni-mate公司建 立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间（注：故障前 2 平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。它给出在第一次故障前的平均运行时 间），由400小时提高到1500小时，精度可提高到 0.1毫米。 德国机器制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的 上下料等作业。 德国Kn-Ka公司还生产一种点焊机械手， 采用关节式结构和程序控制。 瑞
4、士RETAB公司生产一种涂漆机械手，采用示教方法编制程序。 瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。 日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进二种典型 机械手后，大力研究机械手的研究。据报道，1979年从事机械手的研究工作的大专 院校、 研究单位多达50多个。 1976年大学和国家研究部门用在机械手的研究费用42%。 1979年日本机械手的产值达443亿日元，产量为14535台。其中固定程序和可变程序 约占一半，达222亿日元，是1978年的二倍。具有记忆功能的机械手产值约为67亿日 元，比1978年增长50%。智能机械手约为17亿日元，为1978年的6倍。截止1979年， 机械手累计产量达56900台。在数量上已占世界首位，约占70%，并以每年50%60% 的速度增长。使用机械手最多的是汽车工业，其次是电机、电器。预计到1990年将 有55万机器人在工作。 第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触 觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械 手具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉机械
