第一章 概述
1. 1机械手的发展历史
人类在改造自然的历史进程中，随着对材料、能源和信息这三者的认识和用，不断创造各种工具（机器），满足并推动生产力的发展。
工业社会向信息社会发展，生产的自动化，应变性要求越来越高，原有机器系统就显得庞杂而不灵活，这时人们就仿造自身的集体和功能，把控制机、动力机、传动机、工作机综合集中成一体，创造了“集成化”的机器系统——机器人。从而引起了生产系统的巨大变革，成为“人——机器人——劳动对象”，或者“人——机器人——动力机——工作机——劳动对象”。
机器人技术从诞生到现在，虽然只有短短三十几年的历史，但是它却显示了旺盛的生命力。近年来，世界上对于发展机器人的呼声更是有增无减，发达国家竞相争先，发展中国家急起直追。许多先进技术国家已先后把发展机器人技术列入国家计划，进行大力研究。我国的机器人学的研究也已经起步，并把“机器人开发研究”和柔性制造技术系统和设备开发研究等与机器人技术有关的研究课题列入国家“七五”、“八五”科技发展计划以及“八六三”高科技发展计划。
工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已经成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。这种新技术发展很快，逐渐形成一门新兴的学科——机械手工程。
1. 2机械手的发展意义
机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分地代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配。从而大大地改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到各先进工业国家的重视，投入大量的人力物力加以研究和应用。
近年来随着工业自动化的发展机械手逐渐成为一门新兴的学科，并得到了较快的发展。机械手广泛地应用于锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中，机械手由于其显著的优点而受到特别重视。
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机床上料机械手是典型的机电一体化设备，它可自动地为机床抓取工件，取代操作人员频繁取料，降低劳动强度，提高工作效率。
总之，机械手是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段，国内外都很重视它的应用和发展。
1. 3机械手在机械制造中的应用
1. 3.1国外应用
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美国制造155毫米的钢弹体洛克福特军械厂，从胚料加工开始到加工完毕直至弹体包装都自动进行，不用人手去接触，达到全自动生产。
工业机械手还能用来代替人工进行打磨、抛光、去毛刺和清理切屑等工作。例如，瑞典一家工厂打磨和抛光不锈钢子弯头时，采用ASEA机械手，提高加工效率30%以上，而且产品质量稳定，不伤害工人。又如：瑞典沃尔沃（Valov）公司在机械手上装了三个环形磨轮装置，用来对传动箱外表面去毛刺，比手工方法节省工时50%。
1. 3.2国内应用
国内在金属切削加工中，用机械手来完成刀具的自动更换。如北京第二机床厂，北京第八机床厂，上海第二机床厂，上海第八机床厂，宁夏大河机床厂等单位研制的自动换刀机床，均用机械手自动更换刀具。在生产自动线上，用机械手完成的传递和上下料，如：沈阳水泵厂深井泵体加工自动线，无锡柴油机厂和甘肃汽车齿轮厂的齿胚的加工自动线都采用了机械手。大连工矿车辆厂的800Kg侧架的加工，采用机械手抓取、传递和安放并与一些机床组合成侧架切削加工自动线，提高效率10倍。
1. 4机械手的发展趋势
国内应加强机械手基础性能的实验以及基础理论研究，克服和解决制造技术及其它存在的问题。提高机械手运动速度。尤其是应用于冲压行业中的机械手，以适应提高生产率和符合生产节拍的需要。要研究解决机械手的运动速度和缓冲、定位技术。引进国外先进技术，培训专门技术人才，普及机械手有关知识。尽快解决机械手的定型设计、定点、定量生产以及配套件的生产和供应问题，推进机械手设计制造中的现代化（CAD/CAM）、标准化、系列化工作，以满足国内外市场的需求。目前工业机械手的应用逐步扩大，技术性
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能不断提高，其发展趋势是：扩大机械手在工业上的应用、提高工业机械手的工作性能、发展组合式机械手、研制具有“视觉”和“触觉”的“智能机器人”。
第二章 工业机械手
2.1 工业机械手的分类
目前对机械手尚无明确的分类标准，全国各她区尚未统一，我们按目前应用比较多的两个方面进行分类:
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（一)按所搬运的工件重量(或称臂力)分类
1.小型的—臂力在1公斤以下;
2.中型的--—臂力在1~30公斤以内、
3.大型的—臂力在30公斤以上。
目前大多数下业机械手其搬运的重量为中型的。
(二)按机能分类
1 简易型通用机械手
有固定程序和可变程序两种。固定程序由挡块或凸轮转鼓控制；可变程序用插销板来给定程序。这种机械手多为气动或液压驱动，结构简单，成本较低，改变程序较容易。只适用于程序较简单的点位控制，实现重复性操作作为一般单机服务的搬运工作也完全够。目前这种机械手数量最多。
2示教再现通用机械手
这种机械由人工通过示教装置领动一遍，或者予先操作给定一遍，称为示教。它由磁鼓（或磁带、磁芯)把程序记录下来，此后机械手就自动按记忆的程序，重复地进行鹅环动作。这种机械手多为电液伺服控制。与前者比较，这种机械手可有较多的自由度，有可能实现连续轨迹控制，能进行程序较复杂的作业，通用性较大。
3，具有视觉、触觉的通用机械手
这种机械手由电子计算机控制，装备有电视摄像管和传感器等，因而具有视觉、热感.触觉等。这种机械手我网日前还处于研制阶段。
再次按使用范围，驱动方式和控制系统等进行分类。
按使用范围分为专用机械手和通用机械手
专业机械手：一般附属于工作机器设备，动作程序固定，驱动系统和控制系统可以独立，亦可附属于工作机器设备。
通用机械手：独立工作的自动化机械设备。在规格性能的范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同的场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。
按驱动方式分为液压机械手，气压机械手，电动机械手，机械式机械手。
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液压机械手：输出力大，传动平稳。如采用电液伺服机构，可实现连续轨迹控制。液压系统的密封要求严格，又问对油的粘度影响大。
气压机械手：气源方便，输出力小，气压传动速度快，结构简单，成本低。但工作不太稳定，冲击大，在同样的抓重条件下它比液压机械手的结构大。
电动机械手‘直接用直线电机，功率步进电机和具有特殊结构的感应电动机等来驱动，动力源简单，不需要能量装换机构，维护使用方便。目前这种工业机械手尚在发展之中。
机械式机械手：由工作机构带动机械手运动，工作可靠，动作频率高，结构简单，成本低。但动作固定不可变。
按控制系统可分为点位控制和连续控制
点位控制：只能控制工业机械手运动的几个点的位置，运动轨迹不受控制。目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。
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连续控制：工业机械手按给定的速度沿给定的线路（轨迹）实现平稳准确的运动。特点是设定点时无限的，整个运动过程都要求处在控制之下。这来工业机械手一般采用小型计算机控制。
睡觉歌机械手的手部是用来抓取并握紧工件的，它包括手爪和夹紧装置两部分。夹持工件的迅速、灵活、准确和牢靠程度，直接影响到机械手的性能，是机械手的关键部件之一。
2.2工业机械手的驱动方式
工业机械手的驱动方法，按驱动源分为气压驱动、液压驱动、电力驱动和机械驱功四种。
