機(jī)械手自二十世紀(jì)六十年代初問(wèn)世以來(lái),經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展,現(xiàn)在已經(jīng)成為制造業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化中重要的機(jī)電設(shè)備。目前,正式投入使用的絕大部分機(jī)械手屬于一代機(jī)械手,即程序控制機(jī)械手。這代機(jī)械手基本上采用點(diǎn)位控制系統(tǒng),沒(méi)有感覺(jué)外界環(huán)境信息的感覺(jué)器官,主要用于焊接、噴漆和上下料。第二代機(jī)械手具有感覺(jué)器官,仍然以程序控制為基礎(chǔ),但可以根據(jù)外界環(huán)境信息對(duì)控制程序進(jìn)行校正。這代機(jī)械手通常采用接觸傳感器一類的簡(jiǎn)單傳感裝置和相應(yīng)的適應(yīng)性算法。現(xiàn)在,第三代機(jī)械手正在一、二代機(jī)械手的基礎(chǔ)上蓬勃發(fā)展起來(lái),它是能感知外界環(huán)境與對(duì)象物,并具有對(duì)復(fù)雜信息進(jìn)行準(zhǔn)確處理,對(duì)自己行為做出自主決策能力的智能化機(jī)械手。它能識(shí)別景物,具有觸覺(jué)、視覺(jué)、力覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)等多種感覺(jué),能實(shí)現(xiàn)搜索、追蹤、辨色識(shí)圖等多種仿生動(dòng)作,具有專家知識(shí)、語(yǔ)音功能和自學(xué)能力等人工智能[3]。?
目前機(jī)械手技術(shù)有了新的發(fā)展:出現(xiàn)了仿人型機(jī)械手、微型機(jī)械手和微操作系統(tǒng)(如細(xì)小工業(yè)管道機(jī)械手移動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)、微型飛行器等)、機(jī)械手化機(jī)器、智能機(jī)械手(不僅可以進(jìn)行事先設(shè)定的動(dòng)作,還可按照工作狀況相應(yīng)地進(jìn)行動(dòng)作,如回避障礙物的移動(dòng),作業(yè)順序的規(guī)劃,有效的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)等)。機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域正在向非制造業(yè)和服務(wù)業(yè)方向擴(kuò)展,并且蓬勃發(fā)展的軍用機(jī)械手也將越來(lái)越多地裝備部隊(duì)[4][5]。?
國(guó)外方面:近幾年國(guó)外工業(yè)機(jī)械手領(lǐng)域有如下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)械手性能不斷提高,而單機(jī)價(jià)格不斷下降;機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展;控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展;傳感器作用日益重要;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制。
國(guó)內(nèi)方面:目前在一些機(jī)種方面,如噴涂機(jī)械手、弧焊機(jī)械手、點(diǎn)焊機(jī)械手、搬運(yùn)機(jī)械手、裝配機(jī)械手、特種機(jī)械手(水下、爬壁、管道、遙控等機(jī)械手)基本掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù),解決了控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置,軟件的設(shè)計(jì)和編制等關(guān)鍵技術(shù),還掌握了自動(dòng)化噴漆線、弧焊自動(dòng)線及其周邊配套設(shè)備的全套自動(dòng)通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù);在基礎(chǔ)元件方面,諧波減速器、機(jī)械手焊接電源、焊縫自動(dòng)跟蹤裝置也有了突破。從技術(shù)方面來(lái)說(shuō),我國(guó)已經(jīng)具備了獨(dú)立自主發(fā)展中國(guó)機(jī)械手技術(shù)的基礎(chǔ)[6]。