《直线搬运机械手结构设计》文献综述

1. 研究目的意义

在当前的物料搬运设备中，人工搬运虽然可以满足物件的安全，但是这种搬运方式往往效率低，费用高。这阻碍企业实现自动化和提高自身竞争力。机械手的灵活多变，精确度高深受企业的喜爱。 机械手现在应用领域正在不断扩大，在海洋开发和宇宙探测有着十分出彩的变现。应该说，机械手正改变着传统的搬运方式。机械手是近年发展起来的一种高科技自动化生产设备，它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，可以提高生产过程的自动化程度应用机械手有利于提高原材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。可以改善劳动条件、避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、以及有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能完成的。而应用机械手即可部分或全部代替人安全地完成作业，大大地改善了工人的劳动条件。同时，在一些动作简单但又重复作业的操作中，以机械手代替人手进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。可以减少人力，便于有节奏的生产应用机械手代替人手进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续地工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床和综合加工自动生产线上目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进行生产。其中搬运机械手在企业应用较多，它是一种搬运稳定性好，适用范围广的货物搬运设备，主要用于生产流水线高度差之间货物运送；物料上线、下线；工件装配时调节工件高度；高处给料机送料。

1. 国内外研究概况

机械手技术是一项充满机遇和挑战的战略性高技术，在未来的发展中有毫无疑问的发展意义。目前国际上约有300多万台机械手，据估计10年后将会增长近三倍。机械手最早出现在上世纪40年代美国橡树岭国家实验室中，被开发用于搬运核原料机械手。在50年代美国第一台机械手由美国联合控制公司研制而成。1962年在原有机械手的基础上，研制出一种用液压系统驱动运动系统仿造坦克炮塔，臂可以移动、伸缩、回转。这台机械手对于机械手的发展具有里程碑是的意义，日后很多六自由度的机械手都是在此基础上研发而成。1962年一种可做点位和轨迹控制灵活搬运的机械手Versatran在美国机械铸造公司实验室研制成功。从此以后，机器人相继被用于工业生产中的喷漆和弧焊等工作。70年代初期机械手被广泛应用于焊接、起重运输、设备的上下料、装配、仓库堆垛等作业中。进入21世纪后，机械手在国际上飞速发展，据国际机器人联合会（IFR）统计，2002年至2004年，全球机器手生产总量达到650万台，2005年同年增长30％。2007年则增长了114365台。目前的机械手生产、使用和出口大国主要是美国和日本，日本前期主要是以模仿为主，近年来日本已处于全球领先地位，日本本土已经有130家专业的机械手制造商。

我国工业机械手的研究与开发起步于20世纪70年代，比欧美国家晚30年左右。1972年在上海实验室中，我国第一台机械手研制成功。随后国家在“八五”计划中加大了对于工业机械手的重视，国家投入大量资金从而形成了一批具有较强机器人科研实力的院校和公司，如北京机械自动化研究所、中科院沈阳自动化研究所、哈尔滨工业大学、沈阳新松机器人自动化有限公司、清华大学、北航、广州机床研究所、大连机床研究所等，之后全国各省都开始研制和应用机械手。在研究人员及众多学者的参与下，研究开发并且制造了一系列的工业机器手，其中有由广州机床研究所和北京机床研究所合作设计制造的点焊机器手，北京机械自动化研究所设计制造的喷涂机器手，沈阳工业大学设计制造的装卸载机器手，大连机床研究所设计制造的氩弧焊机器手等等。值得注意的是，这些机器手的控制器，都是由北京科技大学机器人研究所中国科学院和沈阳自动化研究所开发的。与此同时，一系列的机器人关键部件也被开发出来，如机器人减震齿轮，专用轴承，编码器，直流伺服电机等等。经过30多年的努力，我国机械手的研究研究在一些方面已经达到了世界先进水平，但是与发达国家还有较大差距。据统计，截止到2008年，我国机械手在工业使用中达到31400台机械手，其中国产自主研发的不足千台，不难发现的事实是我国在研究方面主要是外国的先进的基础上进行二次开发，造成自主知识产权较少，缺乏创新技术，没有自己的机器人品牌等。

1. 特色与创新

结构设计简单，具有有一定的通用性，更加适合柔性生产线。工业生产过程中不需要人工操作，节约劳动力，降低成本。在自动化生产线中广泛应用，自动化程度高。机械搬运手精度较高，提高了工作质量，进而提高工作效率及产品质量。

参考文献：

[1] 周鹏. 搬运机械手的设计与实现. 自动化与仪表2017,32(6):65-67.

[2] 周玲，王晓勇. 搬运机械手控制系统设计. 南京工业职业技术学院学报.2016,16(4):1-4.

[3] 蒋昊俣，宋健，胡军. 基于ADMAS的码垛机械手仿真.机床与液压.2016,44(23):7-14.