1.8　工业机械手的发展现状

在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效工具；程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要工具。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、钻孔等作业，有待于进一步实现机械化。机械手的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。例如，在花炮机械中，我们可使用打孔机械手，使得花炮机能够实现自动打孔。

现代工业机械手起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化。

机械手首先是在美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。其结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。

1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手，名称为Unimate（即万能自动）。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton），专门生产工业机械手。

1962年，美国机械铸造公司还成功试验了被称为Versatran的机械臂。机械手臂可旋转、升降、伸缩，由液压驱动。

1978年，美国通用机械手公司和斯坦福大学，麻省理工学院共同开发Unimate-vic-arm工业机械手，由一个小型电子计算机控制，装配操作，定位误差小于±0.1mm。

美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如Unimaton公司建立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验，准备把故障前平均时间（注：故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度，是第一次故障前的平均运行时间）由400h提高到1500h，精度可提高到±0.1mm。

德国机器制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。德国KnKa公司生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。

瑞士RETAB公司生产一种涂漆机械手，采用示教方法编制程序。

瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。

日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进2种典型机械手后，大力发展机械手的研究。据报道，1979年从事机械手研究工作的大专院校、研究单位多达50多个。1976年各大学和国家研究部门用在机械手的研究费用占42%。1979年日本机械手的产值达443亿日元，产量为14535台。其中固定程序和可变程序约占一半，达222亿日元，是1978年的两倍。具有记忆功能的机械手产值约为67亿日元，比1978年增长50%。智能机械手约为17亿日元，为1978年的6倍。截至1979年，机械手累计产量达56900台。在数量上已占世界首位，约占70%，并以每年50%～60%的速度增长。使用机械手最多的是汽车工业，其次是电机、电器。

随着科学与技术的发展，机械手的应用领域也不断扩大。目前，机械手不仅应用于传统制造业如采矿、冶金、石油、化学、船舶等领域，同时也已开始扩大到核能、航空、航天、医药、生化等高科技领域以及家庭清洁、医疗康复等服务业领域中。如水下机器人、抛光机器人、打毛刺机器人、擦玻璃机器人、高压线作业机器人、服装裁剪机器人、制衣机器人、管道机器人等特种机器人以及扫雷机器人、作战机器人、侦察机器人、哨兵机器人、排雷机器人、布雷机器人等军用机器人都是机械手应用的典型。机械手广泛应用于各行各业。而且，随着人类生活水平的提高及文化生活的日益丰富多彩，未来各种专业服务机器人和家庭用消费机器人将不断贴近人类生活，其市场将繁荣兴旺。