助力機械手發展史
機(ji)(ji)械手(shou)是近幾十(shi)(shi)年發展(zhan)起來的(de)(de)一(yi)種(zhong)高科技自動化(hua)生產(chan)設備，它對(dui)穩定(ding)、提高產(chan)品質(zhi)量(liang)，提高生產(chan)效率，改善勞(lao)動條件(jian)和(he)(he)產(chan)品的(de)(de)快速更新(xin)換代(dai)起著(zhu)十(shi)(shi)分(fen)重要(yao)的(de)(de)作用。本(ben)(ben)文(wen)參閱了(le)(le)大(da)量(liang)的(de)(de)國(guo)內外(wai)期刊雜志，論(lun)述了(le)(le)機(ji)(ji)械手(shou)的(de)(de)發展(zhan)歷程、組成和(he)(he)分(fen)類(lei)，同時對(dui)國(guo)內外(wai)機(ji)(ji)械手(shou)的(de)(de)研究現(xian)狀(zhuang)和(he)(he)發展(zhan)趨勢做了(le)(le)一(yi)定(ding)的(de)(de)了(le)(le)解。另外(wai)，本(ben)(ben)文(wen)還對(dui)機(ji)(ji)械手(shou)的(de)(de)常見驅動方式做了(le)(le)一(yi)番分(fen)析，并預測了(le)(le)它的(de)(de)發展(zhan)趨勢。
關鍵(jian)詞：機(ji)械手(shou)；液壓氣壓驅動；發(fa)展
1機械手發展史
機(ji)(ji)(ji)械(xie)手(shou)(shou)是(shi)在機(ji)(ji)(ji)械(xie)化(hua)，自動化(hua)生產(chan)過程(cheng)中(zhong)發(fa)展(zhan)起來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)一種新型裝置。它是(shi)機(ji)(ji)(ji)器(qi)人的(de)(de)(de)(de)(de)一個重(zhong)要分支(zhi)。它的(de)(de)(de)(de)(de)特點是(shi)可通過編程(cheng)來(lai)完成各種預(yu)期的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)業任務(wu)，在構造和(he)性(xing)(xing)能(neng)上兼有(you)人和(he)機(ji)(ji)(ji)器(qi)各自的(de)(de)(de)(de)(de)優點，尤其體現(xian)了人的(de)(de)(de)(de)(de)智能(neng)和(he)適應性(xing)(xing)（王希敏，1992）。在現(xian)代(dai)生產(chan)過程(cheng)中(zhong)，機(ji)(ji)(ji)械(xie)手(shou)(shou)被(bei)廣泛(fan)的(de)(de)(de)(de)(de)運用(yong)于自動生產(chan)線(xian)中(zhong)，機(ji)(ji)(ji)械(xie)手(shou)(shou)雖然(ran)目前還不(bu)(bu)(bu)如(ru)人手(shou)(shou)那樣(yang)靈活，但它具有(you)能(neng)不(bu)(bu)(bu)斷重(zhong)復工作(zuo)和(he)勞動，不(bu)(bu)(bu)知(zhi)疲勞，不(bu)(bu)(bu)怕危險，抓舉重(zhong)物的(de)(de)(de)(de)(de)力量比人手(shou)(shou)力大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)特點，因此，機(ji)(ji)(ji)械(xie)手(shou)(shou)已受到(dao)許(xu)多部門的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)視(shi)，并(bing)越(yue)來(lai)越(yue)廣泛(fan)地(di)得到(dao)了應用(yong)。（王承義，1995）
機(ji)(ji)械手(shou)(shou)(shou)(shou)首先是(shi)(shi)從美(mei)(mei)國開始(shi)研(yan)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)。1958年美(mei)(mei)國聯(lian)合(he)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)公司(si)研(yan)制(zhi)(zhi)出第一臺(tai)機(ji)(ji)械手(shou)(shou)(shou)(shou)。它(ta)的(de)(de)(de)結構是(shi)(shi)：機(ji)(ji)體上(shang)(shang)(shang)安(an)裝(zhuang)(zhuang)一個回轉(zhuan)(zhuan)長(chang)臂(bei)，頂部裝(zhuang)(zhuang)有電磁(ci)塊的(de)(de)(de)工(gong)件抓(zhua)放機(ji)(ji)構，控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統是(shi)(shi)示(shi)教(jiao)形(xing)的(de)(de)(de)。1962年，美(mei)(mei)國聯(lian)合(he)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)公司(si)在(zai)上(shang)(shang)(shang)述方案(an)的(de)(de)(de)基(ji)礎(chu)上(shang)(shang)(shang)又試(shi)制(zhi)(zhi)成一臺(tai)數控(kong)(kong)示(shi)教(jiao)再(zai)現(xian)型機(ji)(ji)械手(shou)(shou)(shou)(shou)。商名為(wei)Unimate（即萬能自動(dong)(dong)）。運(yun)動(dong)(dong)系(xi)(xi)統仿照坦克(ke)炮塔，臂(bei)可(ke)以回轉(zhuan)(zhuan)、俯仰、伸縮、用液壓(ya)驅(qu)動(dong)(dong)；控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統用磁(ci)鼓作為(wei)存(cun)儲裝(zhuang)(zhuang)置。不(bu)少球坐標通(tong)用機(ji)(ji)械手(shou)(shou)(shou)(shou)就是(shi)(shi)在(zai)這(zhe)個基(ji)礎(chu)上(shang)(shang)(shang)發展起(qi)來(lai)的(de)(de)(de)。同年，美(mei)(mei)國機(ji)(ji)械制(zhi)(zhi)造(zao)公司(si)也實驗成功(gong)一種叫Vewrsatran機(ji)(ji)械手(shou)(shou)(shou)(shou)。該機(ji)(ji)械手(shou)(shou)(shou)(shou)的(de)(de)(de)中央立柱可(ke)以回轉(zhuan)(zhuan)、升降采(cai)用液壓(ya)驅(qu)動(dong)(dong)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統也是(shi)(shi)示(shi)教(jiao)再(zai)現(xian)型。這(zhe)兩種出現(xian)在(zai)六十年代初(chu)的(de)(de)(de)機(ji)(ji)械手(shou)(shou)(shou)(shou)，是(shi)(shi)后來(lai)國外工(gong)業(ye)機(ji)(ji)械手(shou)(shou)(shou)(shou)發展的(de)(de)(de)基(ji)礎(chu)。1978年美(mei)(mei)國Unimate公司(si)和(he)斯坦福大學，麻省理工(gong)學院聯(lian)合(he)研(yan)制(zhi)(zhi)一種Unimate-Vicarm型工(gong)業(ye)機(ji)(ji)械手(shou)(shou)(shou)(shou)，裝(zhuang)(zhuang)有小(xiao)型電子(zi)計算機(ji)(ji)進行控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)，用于裝(zhuang)(zhuang)配作業(ye)，定(ding)位(wei)誤差(cha)小(xiao)于±1毫米(mi)。聯(lian)邦德(de)國KnKa公司(si)還生產一種點焊機(ji)(ji)械手(shou)(shou)(shou)(shou)，采(cai)用關(guan)節式(shi)結構和(he)程(cheng)序控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)。
目前，機(ji)械手大部(bu)分還(huan)屬于第一代，主要依靠(kao)人工進行(xing)控制(zhi)；改(gai)進的(de)方向主要是降低成(cheng)本和提高(gao)精度。第二代機(ji)械手正在加(jia)緊研(yan)制(zhi)。它設有(you)微型電(dian)子計(ji)算(suan)控制(zhi)系統，具(ju)有(you)視覺(jue)、觸覺(jue)能(neng)(neng)力，甚至聽、想的(de)能(neng)(neng)力。研(yan)究安裝各(ge)種傳感器，把感覺(jue)到的(de)信(xin)息反饋，使機(ji)械手具(ju)有(you)感覺(jue)機(ji)能(neng)(neng)。第三代機(ji)械手則能(neng)(neng)獨立完成(cheng)工作中過(guo)程中的(de)任務(wu)。它與電(dian)子計(ji)算(suan)機(ji)和電(dian)視設備保持聯系，并逐步發展成(cheng)為柔(rou)性制(zhi)造系統FMS和柔(rou)性制(zhi)造單(dan)元FMC中的(de)重(zhong)要一環節(jie)。
2.機械手的組成分類及驅(qu)動(dong)
2.1 機(ji)械手的組成
一般來說，機械手主要有以下幾部分(fen)組成：
1.手部(bu)(或稱抓取機(ji)構(gou)(gou)) 包括手指(zhi)、傳力機(ji)構(gou)(gou)等(deng)，主要起抓取和放置物件(jian)的(de)作用(yong)。
2.傳送機構（或稱(cheng)臂部） 包(bao)括手腕、手臂等，主(zhu)要起改變物(wu)件方向和(he)位置的作用。
3.驅動部(bu)分 它(ta)是前兩部(bu)分的(de)動力(li)，因此(ci)也稱動力(li)源，常(chang)用的(de)有液(ye)壓氣壓電(dian)力(li)和機(ji)四種驅動形式(shi)。
4.控(kong)制(zhi)部分 它是機械(xie)手(shou)動(dong)作的指揮系統(tong)，由(you)它來控(kong)制(zhi)動(dong)作的順序(xu)（程序(xu)）、位置和時(shi)間（甚(shen)至速度(du)與加速度(du)）等。
5.其它(ta)部分 如機(ji)體(ti)、行(xing)(xing)走機(ji)構(gou)、行(xing)(xing)程檢測(ce)裝(zhuang)置和(he)傳(chuan)感裝(zhuang)置等。（侯沂,劉濤. 2004）
2.2 機械(xie)手的分類(lei)
機械手從使用(yong)范圍、運動坐標形式、驅動方(fang)式以及臂力大小四(si)個方(fang)面的分類分別為：
1. 按使用范圍(wei)分類：
（1）專用(yong)(yong)機(ji)(ji)械(xie)手(shou) 一般只有固定的程序(xu)，而無單(dan)(dan)獨(du)的控制(zhi)系統。它從屬于某種機(ji)(ji)器或生產(chan)線用(yong)(yong)以(yi)自(zi)(zi)動傳送物件(jian)或操(cao)作(zuo)某一工(gong)具，例如“毛坯上(shang)下料機(ji)(ji)械(xie)手(shou)”、“曲拐自(zi)(zi)動車床機(ji)(ji)械(xie)手(shou)”、“油泵凸輪軸自(zi)(zi)動線機(ji)(ji)械(xie)手(shou)”等(deng)等(deng)。這種機(ji)(ji)械(xie)手(shou)結(jie)構較(jiao)簡(jian)單(dan)(dan)，成本較(jiao)低，適用(yong)(yong)于動作(zuo)比較(jiao)簡(jian)單(dan)(dan)的大(da)批量生產(chan)的場(chang)合(he)。
（2）通用機(ji)械(xie)手 指具有可變程序和單獨驅動的(de)控(kong)制(zhi)(zhi)系統，不從屬(shu)于(yu)某(mou)種(zhong)機(ji)器(qi)，而且能自動完成傳(chuan)送物件或操作某(mou)些(xie)工其(qi)的(de)機(ji)械(xie)裝置(zhi)。通用機(ji)械(xie)手按其(qi)定位和控(kong)制(zhi)(zhi)方(fang)式的(de)不同(tong)，可分為簡(jian)(jian)易型和伺服型兩(liang)種(zhong)。簡(jian)(jian)易型只是點(dian)位控(kong)制(zhi)(zhi)，故(gu)屬(shu)于(yu)程序控(kong)制(zhi)(zhi)類型，伺服型可以(yi)是點(dian)位控(kong)制(zhi)(zhi)，也(ye)可以(yi)是連續(xu)軌(gui)跡(ji)控(kong)制(zhi)(zhi)，一般屬(shu)于(yu)數字控(kong)制(zhi)(zhi)類型（李允文，1994）。
2. 按運(yun)動坐標型式分類：
（1）直角坐標式機械手 臂(bei)部可(ke)以沿直角坐標軸X、Y、Z三(san)個方(fang)向(xiang)移(yi)動(dong)，亦即臂(bei)部可(ke)以前后伸縮(定為沿X方(fang)向(xiang)的(de)移(yi)動(dong))、左右移(yi)動(dong)(定為沿Y方(fang)向(xiang)的(de)移(yi)動(dong))和上(shang)下升(sheng)降(定為沿Z方(fang)向(xiang)的(de)移(yi)動(dong))（張(zhang)軍，馮(feng)志輝，2004）；
（2） 圓柱坐(zuo)(zuo)標(biao)式機(ji)械手 手臂(bei)可以沿直角坐(zuo)(zuo)標(biao)軸(zhou)(zhou)的(de)X和Z方(fang)向移動(dong)，又可繞Z軸(zhou)(zhou)轉動(dong)(定為繞Z軸(zhou)(zhou)轉動(dong))，亦即臂(bei)部可以前后(hou)伸縮、上下升降和左右轉動(dong)；
（3）球坐(zuo)標式機械手 臂部可以(yi)沿直角坐(zuo)標軸(zhou)(zhou)X方向移(yi)動，還可以(yi)繞(rao)Y軸(zhou)(zhou)和Z軸(zhou)(zhou)轉動，亦即手臂可以(yi)前后伸縮(suo)(沿X方向移(yi)動)、上下(xia)擺(bai)動(定為繞(rao)Y軸(zhou)(zhou)擺(bai)動)和左右(you)轉動(仍定為繞(rao)Z軸(zhou)(zhou)轉動)；
（4）多關節式機械手(shou) 這種機械手(shou)的臂部(bu)可(ke)(ke)分為小(xiao)臂和(he)大(da)臂。其(qi)小(xiao)臂和(he)大(da)臂的連接(jie)(肘(zhou)部(bu))以(yi)及大(da)臂和(he)機體的連接(jie)(肩部(bu))均為關節(鉸(jiao)鏈)式連接(jie)，亦即小(xiao)臂對大(da)臂可(ke)(ke)繞肘(zhou)部(bu)上下擺動，大(da)臂可(ke)(ke)繞肩部(bu)擺動多角，手(shou)臂還(huan)可(ke)(ke)以(yi)左右(you)轉(zhuan)動。（孫桓等，2006）
3. 按驅動方(fang)式(shi)分類：
（1）液壓驅(qu)動(dong)機械手(shou) 以壓力油進行驅(qu)動(dong)；
（2）氣(qi)壓驅(qu)動(dong)機械(xie)手 ; 以(yi)壓縮空氣(qi)進行驅(qu)動(dong)；
（3）電(dian)力驅動(dong)機械手 直接用電(dian)動(dong)機進(jin)行驅動(dong)；
（4）機(ji)(ji)械驅動(dong)機(ji)(ji)械手 是(shi)將(jiang)主機(ji)(ji)的動(dong)力通(tong)過凸輪(lun)、連桿、齒輪(lun)、間歇機(ji)(ji)構等傳(chuan)遞給機(ji)(ji)械手的一種驅動(dong)方(fang)式。
4. 按(an)機(ji)械手(shou)的(de)臂力大小分(fen)類(lei)：
（1）微型(xing)機械手 臂力小于1㎏；
（2）小(xiao)型(xing)機械手 臂力為(wei)1－10㎏；
（3）中型機械手 臂力為10－30㎏；
（4）大型機械手 臂力大于(yu)30㎏。
2.3 機械手的(de)驅動
如前所述(shu)，機械手有(you)四(si)種驅(qu)動方式，而當中的液壓與氣壓跟機械和(he)電力相比(bi)，具有(you)以下(xia)優點：
1. 空間(jian)布局安裝不受嚴格的空間(jian)限制，能(neng)構成其它方法(fa)難以組(zu)成的復雜驅動系統。
2．液壓與(yu)氣壓驅動傳遞的運(yun)動均勻平穩，易(yi)于實(shi)現快(kuai)速啟(qi)動、制動和頻繁的換(huan)向。
3. 操作(zuo)控(kong)制方便，省(sheng)力，易于實(shi)現自(zi)動控(kong)制、中遠距離控(kong)制、過載保(bao)(bao)護。與(yu)電氣(qi)控(kong)制、電子控(kong)制結合，易于實(shi)現自(zi)動工作(zuo)循環和自(zi)動過載保(bao)(bao)護。
4. 液壓與氣壓元件(jian)屬機械(xie)工(gong)業(ye)基礎件(jian)，標準化、系列化和(he)通用化程(cheng)度較高，有利于縮短設計(ji)、制造和(he)降低制造成本。（許福(fu)玲,陳堯明.2007）
基于(yu)(yu)以上幾點，液壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)與氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)驅動(dong)(dong)在生產(chan)中應(ying)(ying)用(yong)最為廣泛。液壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)與氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)作(zuo)(zuo)(zuo)為機(ji)械手(shou)的(de)(de)兩種(zhong)常見驅動(dong)(dong)方式，其(qi)發展也對機(ji)械手(shou)的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)具有(you)一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)促進(jin)(jin)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)。液壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)與氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)都是(shi)(shi)以流體(ti)(ti)（液壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)油(you)液或壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)空氣(qi)(qi)）為工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)介(jie)質進(jin)(jin)行能(neng)量傳遞和(he)控(kong)制的(de)(de)。液壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)的(de)(de)優(you)點是(shi)(shi)單位(wei)質量輸出功率(lv)(lv)大(da)(da)，因為液壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)傳動(dong)(dong)的(de)(de)動(dong)(dong)力元件可以采用(yong)很高(gao)的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力（一(yi)(yi)般(ban)(ban)可達(da)32MPa,個別場合更高(gao)），因此，在同等輸出功率(lv)(lv)下(xia)具有(you)體(ti)(ti)積(ji)小(xiao)(xiao)、質量輕(qing)、運(yun)動(dong)(dong)慣性(xing)(xing)小(xiao)(xiao)、動(dong)(dong)態性(xing)(xing)能(neng)好的(de)(de)特(te)點（王懋瑤，2001）。而(er)(er)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)傳動(dong)(dong)的(de)(de)突出優(you)點是(shi)(shi)：介(jie)質李(li)源(yuan)極為方便，輸出力小(xiao)(xiao)，氣(qi)(qi)動(dong)(dong)動(dong)(dong)作(zuo)(zuo)(zuo)迅速(su)，結(jie)構簡單，成本低(di)(di)。但是(shi)(shi)，由(you)于(yu)(yu)空氣(qi)(qi)具有(you)可壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)的(de)(de)特(te)性(xing)(xing)，工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)速(su)度的(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)較(jiao)差，沖擊大(da)(da)，而(er)(er)且起源(yuan)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力較(jiao)低(di)(di)，因此，氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)械手(shou)抓(zhua)重(zhong)一(yi)(yi)般(ban)(ban)在30公斤(jin)以下(xia)，在同樣抓(zhua)重(zhong)條件下(xia)它比(bi)液壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)械手(shou)的(de)(de)結(jie)構大(da)(da)，所(suo)以一(yi)(yi)般(ban)(ban)適(shi)用(yong)于(yu)(yu)高(gao)速(su)、輕(qing)載、高(gao)溫和(he)粉塵(chen)大(da)(da)的(de)(de)環(huan)境(jing)中進(jin)(jin)行工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)。相比(bi)之(zhi)下(xia)，液壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)一(yi)(yi)般(ban)(ban)用(yong)于(yu)(yu)低(di)(di)速(su)，重(zhong)載和(he)低(di)(di)污染的(de)(de)環(huan)境(jing)下(xia)。（淘(tao)湘廳,袁銳波. 2007）
眾所周(zhou)知(zhi)，液(ye)(ye)(ye)(ye)壓驅動(dong)(dong)多年(nian)來一(yi)直以礦(kuang)物型液(ye)(ye)(ye)(ye)壓油為(wei)工作(zuo)介(jie)質，然而油壓存(cun)在(zai)著污(wu)染環(huan)境(jing)、易燃燒(shao)、浪費能(neng)源(yuan)的(de)嚴(yan)重問題(ti)，一(yi)方面有背于當今制造業環(huan)保(bao)、節能(neng)的(de)發(fa)展(zhan)方向，另一(yi)方面在(zai)一(yi)定程(cheng)度上限(xian)制了(le)液(ye)(ye)(ye)(ye)壓技術的(de)發(fa)展(zhan)和(he)(he)(he)應用(yong)，(石全，2006)。隨著科學技術的(de)進步和(he)(he)(he)人類環(huan)保(bao)、能(neng)源(yuan)危機意(yi)識的(de)提高(gao)，除(chu)了(le)繼續(xu)使(shi)用(yong)高(gao)水基(ji)液(ye)(ye)(ye)(ye)作(zuo)為(wei)液(ye)(ye)(ye)(ye)壓介(jie)質外(wai)，促使(shi)人們重新(xin)認識和(he)(he)(he)研(yan)究以純(chun)水(不(bu)含(han)任何(he)添加(jia)劑的(de)天(tian)然水(含(han)海水和(he)(he)(he)淡水))作(zuo)為(wei)工作(zuo)介(jie)質的(de)“綠色”液(ye)(ye)(ye)(ye)壓技術一(yi)純(chun)水液(ye)(ye)(ye)(ye)壓傳(chuan)動(dong)(dong)技術，并在(zai)近20年(nian)來使(shi)其(qi)不(bu)論在(zai)理論上還是在(zai)應用(yong)研(yan)究上，都(dou)得到了(le)持續(xu)穩定地復蘇(su)和(he)(he)(he)發(fa)展(zhan)（楊爾莊，2006）。
純(chun)水(shui)液(ye)壓(ya)傳(chuan)動(dong)具(ju)有無污染(ran)危害，阻染(ran)性(xing)(xing)與安全性(xing)(xing)好、溫升小(xiao)，介質經(jing)濟(ji)性(xing)(xing)好，維(wei)護監測成本較低，黏度(du)對溫度(du)變化不敏感，壓(ya)力損失小(xiao)，發熱小(xiao)，傳(chuan)動(dong)效率高，流量穩定性(xing)(xing)好，系統的剛(gang)性(xing)(xing)大(da)等技(ji)術(shu)優勢。雖然(ran)純(chun)水(shui)液(ye)壓(ya)傳(chuan)動(dong)還(huan)存在泄漏與磨損、氣(qi)蝕(shi)、液(ye)壓(ya)沖(chong)擊(ji)、振(zhen)動(dong)和(he)噪聲、材(cai)料腐蝕(shi)與老(lao)化等技(ji)術(shu)難(nan)題，但隨著(zhu)新工(gong)藝、新材(cai)料以及新技(ji)術(shu)的不斷出現(xian)和(he)發展(zhan)，終(zhong)將會得以解決，（張利平，2001）。未來，預計純(chun)水(shui)液(ye)壓(ya)將會是主要的發展(zhan)熱點和(he)方向。
3. 機械手的應用(yong)意義及發(fa)展趨(qu)勢(shi)
3.1 機(ji)械手應用(yong)意義
機(ji)(ji)械(xie)(xie)工(gong)業(ye)(ye)(ye)是(shi)國(guo)民的(de)(de)(de)(de)裝(zhuang)備(bei)部(bu)，是(shi)為國(guo)民經(jing)濟提(ti)供裝(zhuang)備(bei)和(he)(he)為人(ren)(ren)民生(sheng)活提(ti)供耐用消費(fei)品的(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)業(ye)(ye)(ye)。機(ji)(ji)械(xie)(xie)工(gong)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)規模和(he)(he)技術(shu)水平(ping)是(shi)衡量國(guo)家經(jing)濟實力(li)和(he)(he)科學(xue)(xue)技術(shu)水平(ping)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)要標志(zhi)。因此，世(shi)界各國(guo)都把發(fa)展(zhan)機(ji)(ji)械(xie)(xie)工(gong)業(ye)(ye)(ye)作為發(fa)展(zhan)本國(guo)經(jing)濟的(de)(de)(de)(de)戰略重(zhong)(zhong)(zhong)點之一(張志(zhi)獻，2002)。新世(shi)紀，生(sheng)產(chan)(chan)水平(ping)及(ji)科學(xue)(xue)技術(shu)的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)斷進(jin)步(bu)與發(fa)展(zhan)帶動了整個機(ji)(ji)械(xie)(xie)工(gong)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)快速(su)發(fa)展(zhan)。現代工(gong)業(ye)(ye)(ye)中，生(sheng)產(chan)(chan)過(guo)程的(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)械(xie)(xie)化(hua)，自動化(hua)已成為突出的(de)(de)(de)(de)主題。然而(er)在機(ji)(ji)械(xie)(xie)工(gong)業(ye)(ye)(ye)中，加工(gong)、裝(zhuang)配(pei)等生(sheng)產(chan)(chan)是(shi)不(bu)(bu)連續(xu)的(de)(de)(de)(de)。單(dan)靠人(ren)(ren)力(li)將(jiang)這些(xie)不(bu)(bu)連續(xu)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)序銜接起來，不(bu)(bu)僅費(fei)時而(er)且效(xiao)率(lv)不(bu)(bu)高。同時人(ren)(ren)的(de)(de)(de)(de)勞動強(qiang)度非(fei)常(chang)大(da)，有時還會出現失誤及(ji)傷害。顯然，這嚴重(zhong)(zhong)(zhong)影響制約了整個生(sheng)產(chan)(chan)過(guo)程的(de)(de)(de)(de)效(xiao)率(lv)和(he)(he)自動化(hua)程度。機(ji)(ji)械(xie)(xie)手的(de)(de)(de)(de)應用很(hen)好(hao)的(de)(de)(de)(de)解決了這一情況，它不(bu)(bu)存(cun)在重(zhong)(zhong)(zhong)復的(de)(de)(de)(de)偶(ou)然失誤，也能有效(xiao)的(de)(de)(de)(de)避(bi)免了人(ren)(ren)身事故（楊永(yong)清(qing)等，2008）。
在機械(xie)工業中，機械(xie)手(shou)的(de)應(ying)用具(ju)有以(yi)下意義(yi)：
1.可以提(ti)高生產過程(cheng)的自動化程(cheng)度(du)
應用(yong)機(ji)械手，有利(li)于提高材料的(de)傳送、工(gong)件的(de)裝卸、刀具的(de)更換以(yi)(yi)及機(ji)器的(de)裝配(pei)等的(de)自(zi)動(dong)化程度，從而可以(yi)(yi)提高勞(lao)動(dong)生產率，降低生產成本，加快實現工(gong)業生產機(ji)械化和自(zi)動(dong)化的(de)步伐。
2.可以(yi)改(gai)善勞(lao)動條件(jian)、避(bi)免人身事(shi)故
在高(gao) 溫、高(gao)壓(ya)(ya)、低溫、低壓(ya)(ya)、有(you)灰塵、噪聲、臭(chou)味、有(you)放射性(xing)或有(you)其它毒性(xing)污染以(yi)(yi)及工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)空間(jian)狹(xia)窄等場合中(zhong)，用(yong)人(ren)(ren)手(shou)(shou)直接操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)是有(you)危險(xian)或根(gen)本不可(ke)能的(de)(de)。而應用(yong)機械(xie)手(shou)(shou)即可(ke)部分(fen)或全(quan)部代(dai)替(ti)人(ren)(ren)安(an)全(quan)地(di)完(wan)成(cheng)作(zuo)(zuo)(zuo)業，大大地(di)改(gai)善了工(gong)人(ren)(ren)的(de)(de)勞(lao)動條件。同時，在一(yi)些動作(zuo)(zuo)(zuo)簡(jian)單(dan)但又重復作(zuo)(zuo)(zuo)業的(de)(de)操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)中(zhong)，以(yi)(yi)機械(xie)手(shou)(shou)代(dai)替(ti)人(ren)(ren)手(shou)(shou)進行工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)，可(ke)以(yi)(yi)避(bi)免由于(yu)操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)疲(pi)勞(lao)或疏忽而造(zao)成(cheng)的(de)(de)人(ren)(ren)身(shen)事故。
3.可以減少人力，便于(yu)有節奏的生產
應用 機 械 手(shou)代替(ti)人(ren)(ren)手(shou)進(jin)行工作，這是(shi)直接減(jian)少人(ren)(ren)力(li)(li)的(de)一(yi)個側(ce)面，同時由于應用機械手(shou)可以(yi)連續地工作，這是(shi)減(jian)少人(ren)(ren)力(li)(li)的(de)另一(yi)個側(ce)面。因(yin)此，在自動化(hua)機床和綜合加工自動生(sheng)產線上(shang)目(mu)前幾乎都(dou)設有機械手(shou)，以(yi)減(jian)少人(ren)(ren)力(li)(li)和更準(zhun)確地控制生(sheng)產的(de)節(jie)拍，便于有節(jie)奏地進(jin)行生(sheng)產。
3.2 機械手的發展趨勢(shi)
目前國(guo)內機(ji)(ji)械(xie)(xie)于主要(yao)用(yong)于機(ji)(ji)床加工(gong)、鑄(zhu)鍛、熱處理等(deng)方面(mian)，數量、品種、性能(neng)方面(mian)都(dou)不(bu)能(neng)滿足工(gong)業(ye)生(sheng)產發展的(de)(de)(de)需要(yao)。所(suo)以(yi)，在國(guo)內主要(yao)是逐(zhu)步(bu)擴大(da)應用(yong)范圍，重點(dian)發展鑄(zhu)造、熱處理方面(mian)的(de)(de)(de)機(ji)(ji)械(xie)(xie)手(shou)，以(yi)減(jian)輕(qing)勞動強度(du)，改善作業(ye)條(tiao)(tiao)件(jian)，在應用(yong)專用(yong)機(ji)(ji)械(xie)(xie)手(shou)的(de)(de)(de)同時，相應的(de)(de)(de)發展通(tong)用(yong)機(ji)(ji)械(xie)(xie)手(shou)，有條(tiao)(tiao)件(jian)的(de)(de)(de)還要(yao)研制示(shi)教式(shi)機(ji)(ji)械(xie)(xie)手(shou)、計(ji)算(suan)(suan)機(ji)(ji)控(kong)制機(ji)(ji)械(xie)(xie)手(shou)和組合機(ji)(ji)械(xie)(xie)手(shou)等(deng)。同時要(yao)提高速度(du)，減(jian)少(shao)沖擊(ji)，正確(que)定位，以(yi)便更(geng)好的(de)(de)(de)發揮(hui)機(ji)(ji)械(xie)(xie)手(shou)的(de)(de)(de)作用(yong)。此外還應大(da)力研究伺服型(xing)、記憶再現型(xing)，以(yi)及具有觸覺、視(shi)覺等(deng)性能(neng)的(de)(de)(de)機(ji)(ji)械(xie)(xie)手(shou)，并考慮與計(ji)算(suan)(suan)機(ji)(ji)連用(yong)，逐(zhu)步(bu)成為(wei)整個(ge)機(ji)(ji)械(xie)(xie)制造系統中的(de)(de)(de)一個(ge)基本單元。
國(guo)(guo)外機(ji)(ji)械(xie)(xie)手在機(ji)(ji)械(xie)(xie)制造行業中應用較多(duo)，發(fa)展也很快。目(mu)前主要用于(yu)機(ji)(ji)床、橫鍛壓(ya)力(li)機(ji)(ji)的(de)上下料，以及點(dian)焊、噴漆等作(zuo)業，它可按照事先指定(ding)(ding)的(de)作(zuo)業程序來完成(cheng)規(gui)定(ding)(ding)的(de)操作(zuo)。國(guo)(guo)外機(ji)(ji)械(xie)(xie)數的(de)發(fa)展趨勢(shi)是大(da)力(li)研制具有(you)(you)某(mou)種智(zhi)能(neng)的(de)機(ji)(ji)械(xie)(xie)手。使它具有(you)(you)一(yi)定(ding)(ding)的(de)傳感(gan)能(neng)力(li)，能(neng)反(fan)饋(kui)外界條件的(de)變(bian)化(hua)，作(zuo)相應的(de)變(bian)更。如位置發(fa)生稍(shao)許偏差時，即能(neng)更正并(bing)自行檢測，重點(dian)是研究視覺功(gong)能(neng)和觸覺功(gong)能(neng)。目(mu)前已經取得一(yi)定(ding)(ding)成(cheng)績。
目前世界高(gao)(gao)(gao)端工(gong)業(ye)機(ji)(ji)械(xie)(xie)手(shou)(shou)均有高(gao)(gao)(gao)精(jing)化(hua)，高(gao)(gao)(gao)速(su)化(hua)，多軸化(hua)，輕量(liang)化(hua)的(de)(de)發(fa)展(zhan)(zhan)趨勢。定(ding)位精(jing)度(du)可以滿(man)足微(wei)米及(ji)亞微(wei)米級要求(qiu)，運行速(su)度(du)可以達到3M/S，量(liang)產(chan)產(chan)品達到6軸，負(fu)載2KG的(de)(de)產(chan)品系(xi)統總重已突破(po)100KG。更重要的(de)(de)是將(jiang)(jiang)機(ji)(ji)械(xie)(xie)手(shou)(shou)、柔性制(zhi)造(zao)(zao)系(xi)統和柔性制(zhi)造(zao)(zao)單元相結合，從而根本改變(bian)目前機(ji)(ji)械(xie)(xie)制(zhi)造(zao)(zao)系(xi)統的(de)(de)人工(gong)操作狀態。同(tong)時，隨(sui)著機(ji)(ji)械(xie)(xie)手(shou)(shou)的(de)(de)小(xiao)型化(hua)和微(wei)型化(hua)，其應(ying)用領域將(jiang)(jiang)會突破(po)傳統的(de)(de)機(ji)(ji)械(xie)(xie)領域，而向著電子(zi)信息、生(sheng)物技術、生(sheng)命科學及(ji)航空航天(tian)等高(gao)(gao)(gao)端行業(ye)發(fa)展(zhan)(zhan)。
