淺析工業(yè)機械手的發(fā)展趨勢及應用

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。基于目前國內(nèi)外市場發(fā)展的趨勢，工業(yè)機械手應運而生，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)展趨勢及其應用，并提出了自己的獨特見解。

關鍵詞：機械手;發(fā)展趨勢;應用

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）重復高精度機械手的發(fā)展

在機械手的開發(fā)應用過程中，重復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進行某項工作，而在機械手的重復工作中，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)機械手的應用越來越廣泛，在軍事和醫(yī)療領域，對機械手重復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)機械手應用領域的分析

（一）工業(yè)制造領域

目前機械手主要應用于工業(yè)制造領域，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。此外還在物流領域中，比如貨物的搬運，包裝等工作。

（二）軍事科技領域

隨著科技創(chuàng)新的不斷發(fā)展和我國國防建設的需要，機械手逐漸走向了軍事應用領域，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，尤其是應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雜的工程和后勤任務，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。

（三）醫(yī)療衛(wèi)生領域

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域，比如應用到醫(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.淺談印制電路板設計基礎[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：機械設計制造及其自動化。