文/本刊記者 熙文
【機(jī)械手的出現(xiàn)帶給制造業(yè)驚喜。目前，工業(yè)機(jī)械手正在以潛移默化的方式悄悄改變著世界制造業(yè)和生產(chǎn)力格局。未來(lái)，機(jī)械手的應(yīng)用還將更加廣泛，但目前，機(jī)械手也存在著一定的問(wèn)題。隨著技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)機(jī)械手將呈現(xiàn)出性能與價(jià)格的雙重優(yōu)化，市場(chǎng)空間不斷拓展。】
毫無(wú)疑問(wèn)，我國(guó)是世界上最大的制造中心，大量的、重復(fù)性的流水性生產(chǎn)作業(yè)正在捆綁著一批又一批的操作工。操作工一方面是改革開放以來(lái)國(guó)家經(jīng)濟(jì)騰飛的貢獻(xiàn)力，同時(shí)也是我國(guó)創(chuàng)新智造的一種桎梏。對(duì)于操作工而言，部分工種的高強(qiáng)度作業(yè)乃至極其惡劣的生產(chǎn)環(huán)境對(duì)他們的身體和心理都造成了一定的影響。因此，無(wú)論是從提高人性的待遇還是提升產(chǎn)品的質(zhì)量都對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)機(jī)器提出需求。
機(jī)械手的出現(xiàn)帶給制造業(yè)驚喜。所謂工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械手，即用于再現(xiàn)人手的的功能的技術(shù)裝置。它是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。
機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成，包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。機(jī)械手按照用途來(lái)分可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種。按驅(qū)動(dòng)方式分為液壓傳動(dòng)機(jī)械手、氣壓傳動(dòng)機(jī)械手、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手、電力傳動(dòng)機(jī)械手。按控制方式分為點(diǎn)位控制、連續(xù)軌跡控制。
目前，工業(yè)機(jī)械手正在以潛移默化的方式悄悄改變著世界制造業(yè)和生產(chǎn)力格局。
有消息稱，富士康將用機(jī)械手臂來(lái)組裝生產(chǎn)新款iPhone7。隨著工人薪資的不斷上漲，富士康很早就開始制定了減少工人組裝成本的計(jì)劃，其主要的體現(xiàn)就是采用機(jī)器人（或機(jī)械手臂）來(lái)代替人工進(jìn)行組裝。分析認(rèn)為，富士康裁員之后，也許iPhone7將成為首款完全采用機(jī)械組裝的蘋果產(chǎn)品。
除了富士康這樣的超級(jí)大公司，其他制造業(yè)同樣在應(yīng)用機(jī)械手上進(jìn)行了一定的嘗試。中山宇宙精密金屬加工有限公司現(xiàn)已使用兩臺(tái)機(jī)械手，成功解決了熱鍛造車間工作的問(wèn)題。生產(chǎn)技術(shù)部部長(zhǎng)、工程師陳永軍表示，“用人工操作，不但效率低，而且招人實(shí)在是難，沒(méi)有工人愿意干這個(gè)崗位。現(xiàn)在用上兩臺(tái)機(jī)械手之后，不僅可以24小時(shí)不停地工作，而且不用再為招人而擔(dān)憂，工作效率提高了20%以上，產(chǎn)品的質(zhì)量也很穩(wěn)定。還有一個(gè)亮點(diǎn)是機(jī)器不用休息，這樣不需要把爐子停下來(lái)，減少重新開機(jī)預(yù)熱的時(shí)間，還節(jié)省了能源。”
目前，機(jī)械手最主要的用途在于制造業(yè)中環(huán)境較為惡劣、工作時(shí)間較長(zhǎng)、或者工作場(chǎng)所是人工所難以企及的地方。某制造企業(yè)表示，通過(guò)工業(yè)電腦編程和機(jī)械手來(lái)完成送料、下料、折彎、沖孔、攻絲、翻轉(zhuǎn)、成型等整道工藝的自動(dòng)化操作，生產(chǎn)效率提升5倍。
機(jī)械手在傳統(tǒng)制造業(yè)中逐漸獲得親睞，同時(shí)也在新興的尖端行業(yè)中獲得突破。
臺(tái)灣高雄高醫(yī)神經(jīng)外科于1年半前引進(jìn)國(guó)內(nèi)第1部雷納生機(jī)械手臂，藉由3D定位導(dǎo)航開脊椎手術(shù)，至今已突破300例，精準(zhǔn)度高達(dá)99％，居亞洲之冠。美國(guó)研發(fā)機(jī)械手臂，幫助殘疾人用意念進(jìn)行取物。美國(guó)國(guó)家航空航天局公布，美國(guó)加州私企“SpaceX”公司的“龍”飛船抵達(dá)國(guó)際空間站，宇航員操作機(jī)械手將飛船與空間站成功對(duì)接。
未來(lái)，機(jī)械手的應(yīng)用還將更加廣泛，但目前，機(jī)械手也存在著一定的問(wèn)題。
如設(shè)備的精度、穩(wěn)定度，以及設(shè)備需要人工來(lái)維護(hù)和保養(yǎng)。此前，富士康的機(jī)器人項(xiàng)目之所以沒(méi)能投入實(shí)戰(zhàn)，是因?yàn)闄C(jī)械臂很難做到像人類的五指那樣靈活，也就是精度問(wèn)題需要進(jìn)一步完善。
機(jī)械手不會(huì)疲勞，但是需要經(jīng)常有人為其保養(yǎng)，機(jī)械手長(zhǎng)時(shí)間工作其工作數(shù)據(jù)就必須重新校正，否則，就會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。或者到時(shí)安全事故工業(yè)用機(jī)器手需要一臺(tái)穩(wěn)定的中央處理器，為全工廠的所有機(jī)械手分配工作節(jié)奏，否則整條流水線就無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。機(jī)械手必須定期升級(jí)程序，如果是國(guó)外購(gòu)買的機(jī)械手，就必須依賴國(guó)外廠家定期升級(jí)和維護(hù)等。
未來(lái)，工業(yè)機(jī)械手將呈現(xiàn)出以下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì): 性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，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；工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展；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)程控制等。
目前，國(guó)內(nèi)外都在加強(qiáng)對(duì)機(jī)械手的研發(fā)和完善，國(guó)內(nèi)的部分企業(yè)也在這一領(lǐng)域做出了布局。專業(yè)生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手的廠商正在逐步打破國(guó)外技術(shù)和產(chǎn)品的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位。但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)械手技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄；生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)有待提高等。
值得注意的是，我國(guó)是勞動(dòng)力密集的制造業(yè)大國(guó)，與國(guó)外勞動(dòng)力稀缺、成本較高的境況不同，機(jī)械手產(chǎn)品需要與普通勞動(dòng)工人相結(jié)合，既滿足我國(guó)勞動(dòng)力就業(yè)需要，同時(shí)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度。
