發布日期：2022-05-18 點擊率：28
在機器人技術中，機械手是一種用于操作物料而無需操作員直接物理接觸的設備。這些應用程序最初是使用機械臂來處理放射性或生物危害性材料的，或者是在難以接近的地方使用的。在最近的發展中，它們已用于多種應用，包括焊接自動化，機器人手術和太空。它是一種類似手臂的機制，由一系列的部分組成，通常是滑動的或接合的，稱為交叉滑動，可以自由抓握和移動物體。
外文名machine hand 類型：工業機器人 作用：代替人的繁重勞動
在工業人體工程學中，機械手是一種舉升輔助設備，用于幫助工人舉起，操縱和放置過程中的物品，這些物品太重，太熱，太大或以其他方式使單個工人無法手動操作。與簡單的垂直提升輔助設備（起重機，提升機等）不同，機械手能夠伸入狹窄的空間并取出工件。一個很好的例子是從沖壓機上取下大型沖壓件并將它們放在機架或類似的墊料中。在焊接中，使用動臂操縱桿來提高沉積速率，減少人為錯誤和制造環境中的其他成本。
此外，機械手工具使舉升輔助工具能夠俯仰，滾動或旋轉零件以進行適當放置。一個示例是從水平方向的壓力機中取出零件，然后將其傾斜以垂直放置在機架中，或者將零件翻過來以露出零件的背面。
在現今的生活上,科技日新月益的進展之下,機械人手臂與有人類的手臂最大區別就在于靈活度與耐力度。也就是機械手的最大優勢可以重復的做同一動作在機械正常情況下永遠也不會覺得累！機械手臂的應用也將會越來越廣泛,機械手是近幾十年發展起來的一種高科技自動生產設備，作業的準確性和環境中完成作業的能力。工業機械手機器人的一個重要分支。
種類，按驅動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式。特點是可以通過編程來完成各種預期的作業，構造和性能上兼有人和機械手機器各自的優點
構成
機械手主要由執行機構、驅動機構和控制系統三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動（擺動）、移動或復合運動來實現規定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機 械手設計的關 鍵參數。自由 度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用機械手有2——3個自由度。控制系統是通過對機械手每個自由度的電機的控制，來完成特定動作。同時接收傳感器反饋的信息，形成穩定的閉環控制。控制系統的核心通常是由單片機或dsp等微控制芯片構成，通過對其編程實現所要功能。
執行結構
機械手的執行機構分為手部、手臂、軀干； 1、手部 手部安裝在手臂的前端。手臂的內孔中裝有傳動軸，可把運用傳給手腕，以轉動、伸曲手腕、開閉手指。 機械手手部的構造系模仿人的手指，分為無關節、固定關節和自由關節3種。手指的數量又可分為二指、三指、四指等，其中以二指用的最多。可根據夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和大小的夾頭以適應操作的需要。所謂沒有手指的手部，一般都是指真空吸盤或磁性吸盤。 2、手臂 手臂的作用是引導手指準確地抓住工件，并運送到所需的位置上。為了使機械手能夠正確地工作，手臂的3個自由度都要精確地定位。 3、軀干軀干是安裝手臂、動力源和各種執行機構的支架。
機械手簡介
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機械手所用的驅動機構主要有4種：液壓驅動、氣壓驅動、電氣驅動和機械驅動。其中以液壓驅動、氣壓驅動用得最多。
1、液壓驅動式
液壓驅動式機械手通常由液動機（各種油缸、油馬達）、伺服閥、油泵、油箱等組成驅動系統，由驅動機械手執行機構進行工作。通常它的具有很大的抓舉能力（高達幾百千克以上），其特點是結構緊湊、動作平穩、耐沖擊、耐震動、防爆性好，但液壓元件要求有較高的制造精度和密封性能，否則漏油將污染環境。
2、氣壓驅動式
其驅動系統通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機組成，其特點是氣源方便、動作迅速、結構簡單、造價較低、維修方便。但難以進行速度控制，氣壓不可太高，故抓舉能力較低
機械手簡介
3、電氣驅動式電力驅動是機械手使用得最多的一種驅動方式。其特點是電源方便，響應快，驅動力較大（關節型的持重已達400kg），信號檢測、傳動、處理方便，并可采用多種靈活的控制方案。驅動電機一般采用步進電機，直流伺服電機（AC）為主要的驅動方式。由于電機速度高，通常須采用減速機構（如諧波傳動、RV擺線針輪傳動、齒輪傳動、螺旋傳動和多桿機構等）。有些機械手已開始采用無減速機構的大轉矩、低轉速電機進行直接驅動（DD）這既可使機構簡化，又可提高控制精度。
4、機械驅動式
機械驅動只用于動作固定的場合。一般用凸輪連桿機構來實現規定的動作。其特點是動作確實可靠，工作速度高，成本低，但不易于調整。
其他還有采用混合驅動，即液-氣或電-液混合驅動。
控制系統
機械手控制的要素包括工作順序、到達位置、動作時間、運動速度、加減速度等。機械手的控制分為點位控制和連續軌跡控制兩種。 控制系統可根據動作的要求，設計采用數字順序控制。它首先要編制程序加以存儲，然后再根據規定的程序，控制機械手進行工作程序的存儲方式有分離存儲和集中存儲兩種。分離存儲是將各種控制因素的信息分別存儲于兩種以上的存儲裝置中，如順序信息存儲于插銷板、凸輪轉鼓、穿孔帶內；位置信息存儲于時間繼電器、定速回轉鼓等；集中存儲是將各種控制因素的信息全部存儲于一種存儲裝置內，如磁帶、磁鼓等。這種方式使用于順序、位置、時間、速度等必須同時控制的場合，即連續控制的情況下使用。
工業機器人機械手的機械結構系統是工業機器人為完成各種運動的機械部件。系統由骨骼(桿件)和連接它們的關節(運動副)構成，具有多個自由度，主要包括手部、腕部、臂部、機身等部件。大致特點如下：
(1)手部：又稱為末端執行器或夾持器，是工業機器人機械手對目標直接進行操作的部分，在手部可安裝專用的工具，如焊槍、噴槍、電鉆、電動螺釘(母)擰緊器等。
(2)腕部：腕部是連接手部和臂部的部分，主要功能是調整手部的姿態和方位。
(3)臂部：用以連接機身和腕部，是支撐腕部和手部的部件，由動力關節和連桿組成。用以承受工件或工具的負荷，改變工件或工具的空間位置，并將它們送至預定位置。
(4)機身：是工業機器人機械手的支撐部分，有固定式和移動式兩種。
工業機器人機械手的應用，在自動化生產線上的就有很多例子，如垛碼機器人、包裝機器人、轉線機器人;在焊接方面也有很例子，如汽車生產線上的焊接機器人等等;現在機器人的發展是非常的迅速，機器人的應用也在民用企業的各個行業得以延伸。機器人的設計人才需求也越來越大。工業機器人技術和產業迅速發展，在生產中應用日益廣泛，已成為現代制造生產中重要的高度自動化裝備。
未來幾年里機械手的發展趨勢
機械手能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。機械手是最早出現的工業機器人，也是最早出現的現代機器人，它可代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。
機械手在機械制造行業中應用較多，發展也很快。目前主要用于注塑輔機上自動取出產品、機床、橫鍛壓力機的上下料，以及點焊、噴漆等作業，它可按照事先指定的作業程序來完成規定的操作。機械手的發展趨勢是大力研制具有某種智能的機械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應的變更。如位置發生稍許偏差時，即能更正并自行檢測，重點是研究視覺功能和觸覺功能。
近幾年來,隨著自動化工業的不斷發展,機械手也將隨之壯大起來.在未來幾年里它的發展趨勢如下:
1.工業機械手性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)。
2.機械結構向模塊化、可重構化發展。例如關節模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統三位一體化:由關節模塊、連桿模塊用重組方式構造機械手整機;國外已有模塊化裝配機械手產品問市。
3.工業機械手控制系統向基于PC機的開放型控制器方向發展，便于標準化、網絡化;器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結構:大大提高了系統的可靠性、易操作性和可維修性。
4.傳感器作用日益重要，除采用傳統的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機械手還應用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機械手則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術來進行環境建模及決策控制;多傳感器融合配置技術在產品化系統中已有成熟應用。
5.虛擬現實技術在機械手中的作用已從仿真、預演發展到用于過程控制，如使遙控機械手操作者產生置身于遠端作業環境中的感覺來操縱機械手。
6.當代遙控機械手系統的發展特點不是追求全自治系統，而是致力于操作者與機械手的人機交互控制，即遙控加局部自主系統構成完整的監控遙控操作系統，使智能機械手走出實驗室進入實用化階段。
那么中國作為制造業大國，要實現制造業自動化必然缺不了機械手的應用，誰將會肩負重任完成這一偉大的使命呢？外國品牌機械手在技術上和做工上達到先進的水平，但我們不能一味依賴外國品牌，我們要始終堅持自主創新，做強做大我們的民主品牌。作為國產自主創新品牌的星科機械手目前在國內制造業市場中份額每年逐漸攀升，并且擁有自主知識產權、核心技術和關鍵技術，以及戰略性新興產業、先進制造業產品。
機械手市場前景開闊為工業的制造生產帶來變化的不僅僅是機械手使用的現代化生產技術，而且隨之而來的現代化管理模式也大大改變了企業的生機和活力和市場競爭力。機械手的應用對于企業調整產業結構，升級轉型，是一個良好的契機。
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