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绪论

机械手：mechanicalhand，也被称为自动手，autohand。

能模拟人手和臂一些功效，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具它能够替换人繁重劳动以实现生产机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，所以广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

机械手关键由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）部件，依据被抓持物件形状、尺寸、重量、材料和作业要求而由多个结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成多种转动（摆动）、移动或复合运动来实现要求动作，改变被抓持物件位置和姿势。运动机构升降、伸缩、旋转等独立运动方法，被称为机械手自由度。为了抓取空间中任意位置和方位物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计关键参数。自由度越多，机械手灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。通常专用机械手由2-3个自由度。

机械手种类，按驱动方法可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方法可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。

机械手通常见作机床或其它机器附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传输工件，在加工中心中更换刀具等，通常没有独立控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品主从式操作手也常称为机械手。机械手在铸造工业中应用能深入发展铸造设备生产能力，改善热、累等劳动条件。

第1章机械手概况

1.1机械手应用简况

在现代工业中，生产过程机械化、自动化已成为突出专题。在机械工业中，加工、装配等生产是不连续。专用机床是大批量生产自动化有效措施，程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效处理多品种小批量生产自动化关键措施。但除切削加工本身外，还有大量装卸、搬运、装配等作业，有待于深入实现机械化。据资料介绍，美国生产全部工业零件中，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时间仅占零件生产时间5％。从这里可看出，装卸、搬运等工序机械化迫切性，工业机械手就是为实现这些工序自动化而产生。机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，适适用于可变换生产品种中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。

1.1.1机械手应用

中国外机械工业、铁路部门中机械手关键应用于以下几方面：

1.热加工方面应用

热加工是高温、危险粗笨体力劳动，很久以来就要求实现自动化。为了提升工作效率，和确保工人人身安全，尤其对于大件、少许、低速和人力所不能胜任作业就更需要采取机械手操作。

2.冷加工方面应用

冷加工方面机械手关键用于柴油机配件和轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时上下料和刀具安装等。进而在程序控制、数字控制等机床上应用，成为设备一个组成部分。最近更在加工生产线、自动线上应用，成为机床、设备上下工序联接关键于段。

3.拆修装方面

拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多部门之一，促进了机械手发展。现在中国铁路工厂、机务段等部门，已采取机械手拆装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等，减轻了劳动强度，提升了拆修装效率。多年还研制了一个客车车内喷漆通用机械手，可用以对客车内部进行连续喷漆，以改善劳动条件，提升喷漆质量和效率。

近些年，伴随计算机技术、电子技术和传感技术等在机械手中越来越多应用，工业机械手已经成为工业生产中提升劳动生产率关键原因。

1.1.2机械手应用意义

在机械工业中，机械手应用意义能够概括以下：

1.能够提升生产过程自动化程度

应用机械手，有利于提升材料传送、工件装卸、刀具更换和机器装配等自动化程度，从而能够提升劳动生产率，降低生产成本，加紧实现工业生产机械化和自动化步伐。

2.能够改善劳动条件

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和工作空间狭窄等场所中，用人手直接操作是有危险或根本不可能。而应用机械手即可部分或全部替换人安全地完成作业，大大地改善了工人劳动条件。在部分动作简单但又反复作业操作中，以机械手替换人手进行工作，能够避免因为操作疲惫或疏忽而造成人身事故。

3.能够降低人力，便于有节奏地生产

应用机械手替换人手进行工作，这是直接降低人力一个侧面，同时因为应用机械手能够连续地工作，这是降低人力另一个侧面。所以，在自动化机床和综合加工自动生产线上，现在几乎全部设有机械手，以降低人力和更正确地控制生产节拍，便于有节奏地进行生产。

1.1.3

专用机械手经过几十年发展，现在已进入以通用机械手为标志时代。因为通用机械手应用和发展，进而促进了智能机器人研制。智能机器人包含知识内容，不仅包含通常机械、液压、气动等基础知识，而且还应用部分电子技术、电视技术、通讯技术、计算技术、无线电控