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助力機械手發展史
機(ji)(ji)械(xie)手(shou)是近幾十年發(fa)展(zhan)起來(lai)的一種高(gao)科技自動化生(sheng)產設備，它(ta)對穩定(ding)、提高(gao)產品(pin)質量(liang)，提高(gao)生(sheng)產效率，改善勞動條件(jian)和產品(pin)的快(kuai)速(su)更新換代起著十分(fen)重要(yao)的作用。本文參閱了大量(liang)的國內外期刊雜志(zhi)，論述了機(ji)(ji)械(xie)手(shou)的發(fa)展(zhan)歷程(cheng)、組成和分(fen)類，同(tong)時對國內外機(ji)(ji)械(xie)手(shou)的研究(jiu)現狀和發(fa)展(zhan)趨勢(shi)做了一定(ding)的了解。另外，本文還對機(ji)(ji)械(xie)手(shou)的常見(jian)驅動方(fang)式做了一番(fan)分(fen)析，并預測了它(ta)的發(fa)展(zhan)趨勢(shi)。
關鍵詞：機械手；液壓氣(qi)壓驅動；發(fa)展
1機械手發展史
機(ji)械(xie)(xie)手(shou)是(shi)(shi)在機(ji)械(xie)(xie)化，自動(dong)(dong)化生產(chan)過(guo)(guo)程(cheng)中發展起(qi)來的(de)一(yi)種新型裝(zhuang)置。它(ta)是(shi)(shi)機(ji)器人(ren)的(de)一(yi)個重要分(fen)支(zhi)。它(ta)的(de)特(te)點是(shi)(shi)可通過(guo)(guo)編程(cheng)來完成各種預期的(de)作業任務，在構造和性能(neng)上(shang)兼有(you)人(ren)和機(ji)器各自的(de)優點，尤其體(ti)現了人(ren)的(de)智能(neng)和適(shi)應(ying)性（王希敏，1992）。在現代生產(chan)過(guo)(guo)程(cheng)中，機(ji)械(xie)(xie)手(shou)被廣(guang)泛(fan)的(de)運用于(yu)自動(dong)(dong)生產(chan)線中，機(ji)械(xie)(xie)手(shou)雖然目前還不(bu)(bu)如人(ren)手(shou)那樣靈活，但它(ta)具有(you)能(neng)不(bu)(bu)斷重復(fu)工(gong)作和勞(lao)動(dong)(dong)，不(bu)(bu)知疲勞(lao)，不(bu)(bu)怕危險，抓舉重物的(de)力量比人(ren)手(shou)力大的(de)特(te)點，因(yin)此(ci)，機(ji)械(xie)(xie)手(shou)已受到許多部門(men)的(de)重視(shi)，并越(yue)來越(yue)廣(guang)泛(fan)地得到了應(ying)用。（王承義，1995）
機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)手(shou)(shou)(shou)首先是(shi)從美(mei)國開(kai)始研(yan)(yan)制的(de)。1958年(nian)美(mei)國聯(lian)(lian)(lian)合(he)控(kong)制公(gong)司研(yan)(yan)制出(chu)第一(yi)臺機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)手(shou)(shou)(shou)。它的(de)結(jie)構(gou)是(shi)：機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)體上(shang)安裝一(yi)個(ge)回轉長臂(bei)，頂(ding)部裝有(you)電磁塊的(de)工件(jian)抓(zhua)放機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)構(gou)，控(kong)制系統(tong)是(shi)示(shi)教(jiao)(jiao)形(xing)的(de)。1962年(nian)，美(mei)國聯(lian)(lian)(lian)合(he)控(kong)制公(gong)司在(zai)(zai)上(shang)述方案的(de)基(ji)礎上(shang)又試制成(cheng)一(yi)臺數(shu)控(kong)示(shi)教(jiao)(jiao)再現(xian)型(xing)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)手(shou)(shou)(shou)。商名(ming)為(wei)Unimate（即(ji)萬能自動(dong)）。運動(dong)系統(tong)仿照坦克炮塔，臂(bei)可以(yi)(yi)回轉、俯仰(yang)、伸縮、用(yong)(yong)液壓(ya)驅(qu)(qu)動(dong)；控(kong)制系統(tong)用(yong)(yong)磁鼓作為(wei)存儲裝置。不少球坐標(biao)通用(yong)(yong)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)手(shou)(shou)(shou)就是(shi)在(zai)(zai)這(zhe)(zhe)個(ge)基(ji)礎上(shang)發展起來的(de)。同(tong)年(nian)，美(mei)國機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)制造公(gong)司也實驗(yan)成(cheng)功一(yi)種(zhong)叫Vewrsatran機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)手(shou)(shou)(shou)。該機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)手(shou)(shou)(shou)的(de)中央立柱可以(yi)(yi)回轉、升降采用(yong)(yong)液壓(ya)驅(qu)(qu)動(dong)控(kong)制系統(tong)也是(shi)示(shi)教(jiao)(jiao)再現(xian)型(xing)。這(zhe)(zhe)兩種(zhong)出(chu)現(xian)在(zai)(zai)六十年(nian)代初的(de)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)手(shou)(shou)(shou)，是(shi)后來國外工業機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)手(shou)(shou)(shou)發展的(de)基(ji)礎。1978年(nian)美(mei)國Unimate公(gong)司和(he)斯坦福大學(xue)，麻省理(li)工學(xue)院聯(lian)(lian)(lian)合(he)研(yan)(yan)制一(yi)種(zhong)Unimate-Vicarm型(xing)工業機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)手(shou)(shou)(shou)，裝有(you)小型(xing)電子計算機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)進行控(kong)制，用(yong)(yong)于裝配作業，定(ding)位誤差小于±1毫米。聯(lian)(lian)(lian)邦德國KnKa公(gong)司還(huan)生(sheng)產一(yi)種(zhong)點焊機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)械(xie)手(shou)(shou)(shou)，采用(yong)(yong)關(guan)節式(shi)結(jie)構(gou)和(he)程序控(kong)制。
目前，機(ji)(ji)(ji)械手大部分(fen)還屬于(yu)第一(yi)代(dai)，主要(yao)依靠人工(gong)(gong)進行控制(zhi)；改進的方向主要(yao)是降低成(cheng)本(ben)和(he)提高精度。第二代(dai)機(ji)(ji)(ji)械手正(zheng)在(zai)加(jia)緊研(yan)制(zhi)。它設(she)有(you)微型電(dian)子(zi)(zi)計算控制(zhi)系(xi)統(tong)，具有(you)視覺、觸(chu)覺能(neng)(neng)力，甚至聽、想的能(neng)(neng)力。研(yan)究安裝各種傳感(gan)器，把感(gan)覺到的信(xin)息反(fan)饋，使機(ji)(ji)(ji)械手具有(you)感(gan)覺機(ji)(ji)(ji)能(neng)(neng)。第三代(dai)機(ji)(ji)(ji)械手則能(neng)(neng)獨立(li)完成(cheng)工(gong)(gong)作中(zhong)過程(cheng)中(zhong)的任務。它與電(dian)子(zi)(zi)計算機(ji)(ji)(ji)和(he)電(dian)視設(she)備保持聯系(xi)，并逐步發展成(cheng)為(wei)柔(rou)性制(zhi)造系(xi)統(tong)FMS和(he)柔(rou)性制(zhi)造單元FMC中(zhong)的重要(yao)一(yi)環節。
2.機械(xie)手的組成分(fen)類及(ji)驅(qu)動
2.1 機械手的組成(cheng)
一般來說，機械手(shou)主要有以下幾部分組成(cheng)：
1.手(shou)部(或稱(cheng)抓取(qu)機構(gou)) 包括(kuo)手(shou)指(zhi)、傳力機構(gou)等，主要起抓取(qu)和放置物件的作(zuo)用。
2.傳送機(ji)構（或稱(cheng)臂(bei)部(bu)） 包括(kuo)手腕(wan)、手臂(bei)等，主要(yao)起(qi)改變物件方向和位置(zhi)的作用(yong)。
3.驅動(dong)部(bu)分 它是(shi)前兩部(bu)分的(de)動(dong)力，因此也稱動(dong)力源，常用的(de)有液壓氣壓電(dian)力和機四種驅動(dong)形式(shi)。
4.控制部分 它是(shi)機械手動(dong)作的(de)指揮(hui)系統，由它來控制動(dong)作的(de)順(shun)序（程序）、位置和時間（甚至(zhi)速度與加速度）等。
5.其它部分 如機體、行(xing)走(zou)機構、行(xing)程檢測裝置和傳感裝置等。（侯沂,劉(liu)濤. 2004）
2.2 機械手的分(fen)類
機械手從(cong)使用(yong)范圍、運動坐標形(xing)式(shi)、驅動方(fang)式(shi)以及臂力大(da)小四個方(fang)面的(de)分類分別為(wei)：
1. 按使用范圍分類(lei)：
（1）專用(yong)機械手 一般(ban)只有固定(ding)的程(cheng)序，而無(wu)單(dan)獨的控制系統。它(ta)從屬于某種(zhong)(zhong)機器或生產線(xian)(xian)用(yong)以(yi)自動傳送(song)物件或操作(zuo)某一工具(ju)，例如(ru)“毛坯上下料機械手”、“曲拐自動車(che)床(chuang)機械手”、“油泵(beng)凸(tu)輪軸(zhou)自動線(xian)(xian)機械手”等等。這種(zhong)(zhong)機械手結構較(jiao)簡單(dan)，成本較(jiao)低，適(shi)用(yong)于動作(zuo)比(bi)較(jiao)簡單(dan)的大批量(liang)生產的場(chang)合。
（2）通用(yong)(yong)機(ji)械(xie)(xie)手 指具有可變程(cheng)序(xu)和單獨(du)驅動(dong)(dong)的(de)控(kong)制(zhi)(zhi)系統，不從屬于某種機(ji)器，而且能自動(dong)(dong)完(wan)成傳送物件或操(cao)作某些工其(qi)的(de)機(ji)械(xie)(xie)裝置。通用(yong)(yong)機(ji)械(xie)(xie)手按其(qi)定位和控(kong)制(zhi)(zhi)方(fang)式的(de)不同，可分(fen)為(wei)簡易(yi)型(xing)和伺(si)服型(xing)兩種。簡易(yi)型(xing)只是點位控(kong)制(zhi)(zhi)，故屬于程(cheng)序(xu)控(kong)制(zhi)(zhi)類型(xing)，伺(si)服型(xing)可以是點位控(kong)制(zhi)(zhi)，也可以是連(lian)續軌跡控(kong)制(zhi)(zhi)，一般屬于數字控(kong)制(zhi)(zhi)類型(xing)（李允文，1994）。
2. 按運(yun)動坐標型式(shi)分(fen)類：
（1）直角坐標式機械(xie)手 臂部可以沿(yan)(yan)直角坐標軸(zhou)X、Y、Z三(san)個方向移(yi)動(dong)(dong)(dong)(dong)，亦(yi)即臂部可以前后伸(shen)縮(定為(wei)沿(yan)(yan)X方向的移(yi)動(dong)(dong)(dong)(dong))、左右移(yi)動(dong)(dong)(dong)(dong)(定為(wei)沿(yan)(yan)Y方向的移(yi)動(dong)(dong)(dong)(dong))和上下升(sheng)降(定為(wei)沿(yan)(yan)Z方向的移(yi)動(dong)(dong)(dong)(dong))（張(zhang)軍，馮志輝，2004）；
（2） 圓(yuan)柱坐(zuo)標式機械手(shou) 手(shou)臂可(ke)以沿直角坐(zuo)標軸的(de)X和Z方(fang)向(xiang)移動，又可(ke)繞Z軸轉(zhuan)動(定為繞Z軸轉(zhuan)動)，亦即臂部可(ke)以前后伸縮、上下(xia)升降(jiang)和左右(you)轉(zhuan)動；
（3）球(qiu)坐標式機械手(shou) 臂(bei)(bei)部可(ke)以(yi)沿(yan)(yan)直角(jiao)坐標軸X方(fang)向移動(dong)(dong)，還可(ke)以(yi)繞(rao)Y軸和Z軸轉動(dong)(dong)，亦即手(shou)臂(bei)(bei)可(ke)以(yi)前后伸縮(沿(yan)(yan)X方(fang)向移動(dong)(dong))、上下擺動(dong)(dong)(定為繞(rao)Y軸擺動(dong)(dong))和左右轉動(dong)(dong)(仍定為繞(rao)Z軸轉動(dong)(dong))；
（4）多關節式(shi)機(ji)械手 這種機(ji)械手的(de)臂(bei)部(bu)可(ke)分為小臂(bei)和大(da)(da)臂(bei)。其小臂(bei)和大(da)(da)臂(bei)的(de)連接(jie)(肘(zhou)部(bu))以及大(da)(da)臂(bei)和機(ji)體的(de)連接(jie)(肩部(bu))均為關節(鉸鏈(lian))式(shi)連接(jie)，亦即小臂(bei)對大(da)(da)臂(bei)可(ke)繞肘(zhou)部(bu)上下擺動，大(da)(da)臂(bei)可(ke)繞肩部(bu)擺動多角，手臂(bei)還可(ke)以左右轉動。（孫桓等(deng)，2006）
3. 按驅(qu)動(dong)方式分類：
（1）液(ye)壓驅動(dong)機械手 以壓力油(you)進行驅動(dong)；
（2）氣壓(ya)(ya)驅動機械手 以壓(ya)(ya)縮空氣進(jin)行驅動；
（3）電力驅動機(ji)械手 直接用電動機(ji)進行驅動；
（4）機(ji)械驅(qu)動機(ji)械手(shou) 是(shi)將(jiang)主機(ji)的(de)動力通過凸輪、連(lian)桿(gan)、齒(chi)輪、間(jian)歇機(ji)構等(deng)傳(chuan)遞(di)給(gei)機(ji)械手(shou)的(de)一種驅(qu)動方式。
4. 按機械手(shou)的臂力大小分類：
（1）微(wei)型(xing)機械手 臂力(li)小于1㎏；
（2）小型機(ji)械(xie)手 臂力(li)為1－10㎏；
（3）中型機(ji)械手(shou) 臂力為10－30㎏；
（4）大型(xing)機械手 臂力大于30㎏。
2.3 機械手的驅動
如前所述，機械(xie)(xie)手有四種(zhong)驅動方式，而當(dang)中的液壓(ya)與氣壓(ya)跟機械(xie)(xie)和電力(li)相(xiang)比，具有以下優點：
1. 空(kong)間布局(ju)安裝(zhuang)不(bu)受嚴格(ge)的空(kong)間限制，能構成(cheng)其它方法難以組成(cheng)的復雜驅動系統。
2．液壓與(yu)氣壓驅動(dong)傳遞的運動(dong)均勻平(ping)穩(wen)，易于實現(xian)快(kuai)速啟動(dong)、制(zhi)動(dong)和頻繁的換向。
3. 操作控制方便，省(sheng)力(li)，易(yi)于實(shi)現自(zi)動控制、中遠距離控制、過載(zai)保護。與電氣控制、電子控制結合，易(yi)于實(shi)現自(zi)動工作循環和自(zi)動過載(zai)保護。
4. 液壓與(yu)氣壓元件屬機械工業基(ji)礎(chu)件，標準化、系(xi)列(lie)化和(he)通用化程度較高，有利于(yu)縮短設計(ji)、制造和(he)降低制造成本。（許福玲,陳(chen)堯明.2007）
基于(yu)以(yi)上(shang)幾點(dian)，液(ye)(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)與氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)驅動(dong)在(zai)生產中(zhong)應用最(zui)為(wei)廣泛。液(ye)(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)與氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)作(zuo)為(wei)機械手(shou)的(de)(de)兩種常見驅動(dong)方(fang)式，其發展也對機械手(shou)的(de)(de)應用具有一(yi)定的(de)(de)促進作(zuo)用。液(ye)(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)與氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)都(dou)是(shi)以(yi)流(liu)體(ti)（液(ye)(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)油液(ye)(ye)(ye)或壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)空氣(qi)(qi)）為(wei)工(gong)(gong)作(zuo)介(jie)質進行(xing)能量傳遞和(he)控(kong)制(zhi)的(de)(de)。液(ye)(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)的(de)(de)優點(dian)是(shi)單位質量輸出功率大，因為(wei)液(ye)(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)傳動(dong)的(de)(de)動(dong)力(li)元件可以(yi)采(cai)用很高的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)（一(yi)般可達32MPa,個別場合更(geng)高），因此，在(zai)同(tong)等(deng)輸出功率下(xia)具有體(ti)積小(xiao)、質量輕、運動(dong)慣(guan)性小(xiao)、動(dong)態性能好的(de)(de)特點(dian)（王懋瑤，2001）。而氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)傳動(dong)的(de)(de)突出優點(dian)是(shi)：介(jie)質李源極為(wei)方(fang)便(bian)，輸出力(li)小(xiao)，氣(qi)(qi)動(dong)動(dong)作(zuo)迅(xun)速，結構簡(jian)單，成本低。但是(shi)，由(you)于(yu)空氣(qi)(qi)具有可壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)的(de)(de)特性，工(gong)(gong)作(zuo)速度的(de)(de)穩定性較差，沖(chong)擊大，而且起源壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)較低，因此，氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機械手(shou)抓重一(yi)般在(zai)30公斤以(yi)下(xia)，在(zai)同(tong)樣(yang)抓重條(tiao)件下(xia)它比液(ye)(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機械手(shou)的(de)(de)結構大，所以(yi)一(yi)般適用于(yu)高速、輕載、高溫和(he)粉(fen)塵(chen)大的(de)(de)環(huan)境中(zhong)進行(xing)工(gong)(gong)作(zuo)。相比之下(xia)，液(ye)(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)一(yi)般用于(yu)低速，重載和(he)低污染(ran)的(de)(de)環(huan)境下(xia)。（淘湘廳,袁銳波. 2007）
眾所周知，液(ye)壓(ya)(ya)(ya)驅動多年來一(yi)直以礦物型(xing)液(ye)壓(ya)(ya)(ya)油為(wei)(wei)工作介質，然(ran)而油壓(ya)(ya)(ya)存在(zai)著污染環境、易燃燒(shao)、浪費能源的(de)嚴重問題(ti)，一(yi)方面有背于當今制(zhi)造業(ye)環保、節(jie)能的(de)發展(zhan)方向(xiang)，另一(yi)方面在(zai)一(yi)定程(cheng)度上限(xian)制(zhi)了(le)(le)液(ye)壓(ya)(ya)(ya)技(ji)術的(de)發展(zhan)和(he)應用(yong)，(石全(quan)，2006)。隨著科學技(ji)術的(de)進步和(he)人類環保、能源危機意識(shi)的(de)提高(gao)，除(chu)了(le)(le)繼續使(shi)用(yong)高(gao)水(shui)(shui)基液(ye)作為(wei)(wei)液(ye)壓(ya)(ya)(ya)介質外，促使(shi)人們重新認識(shi)和(he)研究(jiu)以純水(shui)(shui)(不(bu)含任何添加劑的(de)天然(ran)水(shui)(shui)(含海(hai)水(shui)(shui)和(he)淡(dan)水(shui)(shui)))作為(wei)(wei)工作介質的(de)“綠色”液(ye)壓(ya)(ya)(ya)技(ji)術一(yi)純水(shui)(shui)液(ye)壓(ya)(ya)(ya)傳動技(ji)術，并在(zai)近(jin)20年來使(shi)其不(bu)論在(zai)理論上還是在(zai)應用(yong)研究(jiu)上，都得到了(le)(le)持(chi)續穩(wen)定地復蘇和(he)發展(zhan)（楊爾莊，2006）。
純水液壓傳(chuan)動具有無污(wu)染危(wei)害，阻染性(xing)(xing)與(yu)安全性(xing)(xing)好(hao)、溫升小，介質經濟性(xing)(xing)好(hao)，維護監測成本較低(di)，黏度(du)對溫度(du)變化(hua)不敏感，壓力損失小，發熱小，傳(chuan)動效率高，流(liu)量穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)好(hao)，系(xi)統的剛性(xing)(xing)大等(deng)技術(shu)優勢(shi)。雖然純水液壓傳(chuan)動還存在(zai)泄(xie)漏(lou)與(yu)磨損、氣蝕(shi)、液壓沖擊、振動和(he)(he)噪(zao)聲(sheng)、材料(liao)腐蝕(shi)與(yu)老化(hua)等(deng)技術(shu)難題，但隨著新工藝(yi)、新材料(liao)以及新技術(shu)的不斷出現(xian)和(he)(he)發展，終將會(hui)得以解決(jue)，（張利(li)平，2001）。未(wei)來，預(yu)計(ji)純水液壓將會(hui)是主要的發展熱點(dian)和(he)(he)方向。
3. 機械手(shou)的應(ying)用意(yi)義(yi)及發展趨勢
3.1 機械(xie)手應用意義
機械(xie)(xie)(xie)工(gong)(gong)業(ye)(ye)是國(guo)民的(de)(de)(de)裝備(bei)部，是為(wei)(wei)國(guo)民經濟(ji)(ji)提供裝備(bei)和為(wei)(wei)人民生(sheng)(sheng)(sheng)活提供耐(nai)用消費品的(de)(de)(de)產(chan)(chan)業(ye)(ye)。機械(xie)(xie)(xie)工(gong)(gong)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)規模和技(ji)(ji)術(shu)水(shui)平是衡量(liang)國(guo)家經濟(ji)(ji)實力和科學(xue)(xue)技(ji)(ji)術(shu)水(shui)平的(de)(de)(de)重(zhong)要標志(zhi)。因此，世界各國(guo)都(dou)把發(fa)展(zhan)(zhan)機械(xie)(xie)(xie)工(gong)(gong)業(ye)(ye)作為(wei)(wei)發(fa)展(zhan)(zhan)本國(guo)經濟(ji)(ji)的(de)(de)(de)戰略重(zhong)點之一(張志(zhi)獻，2002)。新世紀，生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)水(shui)平及科學(xue)(xue)技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)斷進步與發(fa)展(zhan)(zhan)帶動了(le)(le)(le)整個(ge)機械(xie)(xie)(xie)工(gong)(gong)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)快速發(fa)展(zhan)(zhan)。現代工(gong)(gong)業(ye)(ye)中(zhong)，生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)過程的(de)(de)(de)機械(xie)(xie)(xie)化(hua)，自動化(hua)已成為(wei)(wei)突出的(de)(de)(de)主(zhu)題。然(ran)而(er)在機械(xie)(xie)(xie)工(gong)(gong)業(ye)(ye)中(zhong)，加工(gong)(gong)、裝配(pei)等生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)是不(bu)(bu)連續的(de)(de)(de)。單靠(kao)人力將這些不(bu)(bu)連續的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工(gong)(gong)序銜(xian)接起來，不(bu)(bu)僅(jin)費時(shi)而(er)且效(xiao)率(lv)不(bu)(bu)高。同時(shi)人的(de)(de)(de)勞動強度(du)非常大，有時(shi)還(huan)會出現失(shi)(shi)誤及傷害(hai)。顯然(ran)，這嚴重(zhong)影響(xiang)制約了(le)(le)(le)整個(ge)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)過程的(de)(de)(de)效(xiao)率(lv)和自動化(hua)程度(du)。機械(xie)(xie)(xie)手(shou)的(de)(de)(de)應用很(hen)好的(de)(de)(de)解(jie)決了(le)(le)(le)這一情況，它不(bu)(bu)存(cun)在重(zhong)復的(de)(de)(de)偶然(ran)失(shi)(shi)誤，也能(neng)有效(xiao)的(de)(de)(de)避免了(le)(le)(le)人身(shen)事(shi)故(gu)（楊永清(qing)等，2008）。
在機(ji)械工業中(zhong)，機(ji)械手的應用(yong)具有以(yi)下意義：
1.可以提高生產過程(cheng)的自動化程(cheng)度(du)
應用機械手(shou)，有利于提高材料(liao)的傳送、工件的裝(zhuang)卸、刀(dao)具的更換(huan)以(yi)及機器的裝(zhuang)配等(deng)的自動化(hua)程度，從而可以(yi)提高勞動生(sheng)產率，降低生(sheng)產成(cheng)本，加快實現(xian)工業生(sheng)產機械化(hua)和(he)自動化(hua)的步伐(fa)。
2.可以改善勞動條件、避(bi)免人身事故
在高 溫、高壓(ya)、低溫、低壓(ya)、有灰塵(chen)、噪聲、臭味(wei)、有放射性或(huo)有其(qi)它毒(du)性污染以(yi)及(ji)工作(zuo)(zuo)空間狹窄等場合中(zhong)，用(yong)人(ren)手(shou)(shou)直接操(cao)作(zuo)(zuo)是有危(wei)險(xian)或(huo)根本不可能的。而應用(yong)機械手(shou)(shou)即可部分(fen)或(huo)全部代替人(ren)安全地(di)(di)完成(cheng)作(zuo)(zuo)業(ye)，大大地(di)(di)改(gai)善了工人(ren)的勞(lao)動條件。同時，在一(yi)些動作(zuo)(zuo)簡單但(dan)又重復作(zuo)(zuo)業(ye)的操(cao)作(zuo)(zuo)中(zhong)，以(yi)機械手(shou)(shou)代替人(ren)手(shou)(shou)進(jin)行工作(zuo)(zuo)，可以(yi)避免由于操(cao)作(zuo)(zuo)疲勞(lao)或(huo)疏忽而造成(cheng)的人(ren)身事(shi)故。
3.可(ke)以減少人力，便于有節奏(zou)的(de)生產
應用(yong) 機(ji) 械(xie) 手(shou)代替人(ren)手(shou)進行工作(zuo)，這(zhe)是直(zhi)接減(jian)少人(ren)力(li)的一(yi)個(ge)側面(mian)，同時由(you)于應用(yong)機(ji)械(xie)手(shou)可以連續地工作(zuo)，這(zhe)是減(jian)少人(ren)力(li)的另一(yi)個(ge)側面(mian)。因(yin)此，在(zai)自動化(hua)機(ji)床和(he)綜合加工自動生(sheng)產線(xian)上(shang)目前幾乎都設(she)有機(ji)械(xie)手(shou)，以減(jian)少人(ren)力(li)和(he)更準確(que)地控制生(sheng)產的節拍，便(bian)于有節奏地進行生(sheng)產。
3.2 機械(xie)手(shou)的發展趨勢
目前(qian)國內機(ji)械(xie)(xie)(xie)(xie)于(yu)主要(yao)用于(yu)機(ji)床(chuang)加(jia)工、鑄鍛、熱(re)處理(li)等方(fang)面(mian)(mian)，數(shu)量、品種、性能(neng)方(fang)面(mian)(mian)都不(bu)能(neng)滿足工業生產(chan)發(fa)展的(de)(de)(de)(de)需要(yao)。所以，在國內主要(yao)是(shi)逐步(bu)擴大應用范(fan)圍，重(zhong)點發(fa)展鑄造(zao)(zao)、熱(re)處理(li)方(fang)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)機(ji)械(xie)(xie)(xie)(xie)手(shou)，以減(jian)輕勞(lao)動強度，改善作業條件，在應用專用機(ji)械(xie)(xie)(xie)(xie)手(shou)的(de)(de)(de)(de)同時，相應的(de)(de)(de)(de)發(fa)展通用機(ji)械(xie)(xie)(xie)(xie)手(shou)，有(you)條件的(de)(de)(de)(de)還(huan)要(yao)研(yan)制(zhi)示教式機(ji)械(xie)(xie)(xie)(xie)手(shou)、計(ji)(ji)算(suan)機(ji)控制(zhi)機(ji)械(xie)(xie)(xie)(xie)手(shou)和組合機(ji)械(xie)(xie)(xie)(xie)手(shou)等。同時要(yao)提高速度，減(jian)少沖擊，正確定位，以便更好的(de)(de)(de)(de)發(fa)揮(hui)機(ji)械(xie)(xie)(xie)(xie)手(shou)的(de)(de)(de)(de)作用。此外還(huan)應大力研(yan)究(jiu)伺服型、記憶再現(xian)型，以及具有(you)觸覺、視覺等性能(neng)的(de)(de)(de)(de)機(ji)械(xie)(xie)(xie)(xie)手(shou)，并(bing)考慮與計(ji)(ji)算(suan)機(ji)連用，逐步(bu)成(cheng)為(wei)整(zheng)個(ge)機(ji)械(xie)(xie)(xie)(xie)制(zhi)造(zao)(zao)系(xi)統中的(de)(de)(de)(de)一個(ge)基本單元。
國外機(ji)械(xie)手在機(ji)械(xie)制造(zao)行(xing)業中應用較多，發展(zhan)也很快。目前(qian)主要用于機(ji)床(chuang)、橫鍛(duan)壓力機(ji)的(de)(de)上(shang)下料，以及點焊、噴漆等作(zuo)(zuo)業，它(ta)可按照事先指定(ding)的(de)(de)作(zuo)(zuo)業程序來完成規定(ding)的(de)(de)操作(zuo)(zuo)。國外機(ji)械(xie)數的(de)(de)發展(zhan)趨勢(shi)是大力研制具有某種智能(neng)的(de)(de)機(ji)械(xie)手。使它(ta)具有一(yi)定(ding)的(de)(de)傳感能(neng)力，能(neng)反饋外界條件的(de)(de)變化，作(zuo)(zuo)相應的(de)(de)變更(geng)。如(ru)位置發生稍許偏差時，即能(neng)更(geng)正(zheng)并自行(xing)檢測，重點是研究視覺功(gong)能(neng)和觸覺功(gong)能(neng)。目前(qian)已經取(qu)得(de)一(yi)定(ding)成績。
目前世界高端工(gong)業機(ji)械手均有高精化(hua)，高速(su)化(hua)，多(duo)軸化(hua)，輕量化(hua)的(de)發展趨勢。定位精度(du)可(ke)以滿(man)足微(wei)米(mi)及亞微(wei)米(mi)級要求，運行速(su)度(du)可(ke)以達到3M/S，量產產品(pin)達到6軸，負載2KG的(de)產品(pin)系(xi)統(tong)總重已突破100KG。更重要的(de)是將機(ji)械手、柔性制造系(xi)統(tong)和(he)柔性制造單元(yuan)相結合，從而根本改變(bian)目前機(ji)械制造系(xi)統(tong)的(de)人工(gong)操作狀態(tai)。同時，隨著機(ji)械手的(de)小型化(hua)和(he)微(wei)型化(hua)，其應用領域將會突破傳統(tong)的(de)機(ji)械領域，而向(xiang)著電子(zi)信息、生(sheng)物技術、生(sheng)命(ming)科學(xue)及航空航天等高端行業發展。
