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按照从低级到高级的发展程度机械手分类及特点

第一代机械手主要指只能以示教一再现方式工作的工业机械手,称为示教一再现型。示教内容为机械手操作结构的空间轨迹、作业条件、作业顺序等。

所谓示教,即由人教机械手运动的轨迹、停留点位、停留时间等。然后,机械手依照教给的行为、顺序和速度重复运动,即所谓的再现。示教可由操作员手把手地进行。例如,操作人员抓住机械手上的喷枪把喷涂时要走的位置走一遍,机械手记住了这一连串运动,工作时自动重复这些运动,从而完成给定位置的喷涂工作。这种方式是手把手示教,但是比较普遍的示教方式是通过控制面板完成的。操作人员利用控制面板上的开关或键盘控制机械手一步一步地运动,机械手自动记录下每一步,然后重复。目前在工业现场应用的机械手大多采用这一方式。

第二代机械手带有一些可感知环境的装置,通道反馈控制,使机械手能在一定程度上适应变化的环境。

这样的技术现在正越来越多地应用在机械手上,例如焊缝跟踪技术。在机械手焊接的过程中,一般通过示教方式给出机械手的运动曲线,机械手携带焊枪走这个曲线进行焊接。这就要求工件的一致性好,也就是说工件被焊接的位置必须十分准确,否则,机械手行走的曲线和工件上的实际焊缝位置将产生偏差。焊缝跟踪技术是在机械手上加一个传感器,通过传感器感知焊缝的位置,再通过反馈控制,机械手自动跟踪焊缝,从而对示教的位置进行修正。即使实际焊缝相对于原始设定的位置有变化,机械手仍然可以很好地完成焊接工作。

第三代机械手是智能机械手,它具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑推理、判断及决策,可在作业环境中独立行动;它具有发现问题且能自主地解决问题的能力。

这类机械手带有多种传感器,使机械手可以知道其自身的状态,例如在什么位置,自身的系统是否有故障等;且可通过装在机械手身上或者工作环境中的传感器感知外部的状态,例如发现道路与危险地段,测出与协作机器的相对位置与距离以及相互作用的力等。机械手能够根据得到的这些信息进行逻辑推理、判断、决策,在变化的内部状态与外部环境中,自主决定自身的行为。这类机械手具有高度的适应性和自治能力,这是人们努力使机械手达到的目标。经过科学家多年来不懈的研究,已经出现了很多各具特点的试验装置和大量的新方法、新思想。但是,在已应用的机械手中,机械手的自适应技术仍十分有限,该技术是机械手今后发展的方向。

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