综 述

随着20世纪美国第一台工业机器人的诞生，人们对于机器人的认识逐渐加深，工业机器人技术也愈发成熟。国际标准化组织（ISO）对机器人的定义是：机器人的动作具有类似于人或其他生物某些器官（肢体、感官等）的功能；机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变；机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等；机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可不依赖于人类的干预^[1]。

工业机器人按其用途大致可以分为焊接机器人、喷涂机器人、装配机器人和搬运机器人等。搬运机器人属于直角坐标机器人的一种，作为在各行各业中被广泛应用直角坐标机器人主要是以直线运动轴为主，各个运动轴通常对应直角坐标系中的X轴，Y轴和Z轴，一般X轴和Y轴是水平面内运动轴，Z轴是上下运动轴^[2]。

随着工厂对智能设备的要求越来越高，传统的工业控制技术已不能满足产品生产的指标要求，尤其是在一些精度要求高、产品报废率低的企业。近年来，视觉检测技术得到快速发展，能够有效定位和检测高精度的工业元件。因此，引入视觉检测技术，并结合传统的PLC控制和机器人技术，提出了一种新的基于PLC和视觉检测的工业搬运机器人控制系统，有效地解决了搬运机器人的搬运精度问题，且控制系统具有较高的可靠性和稳定性^[3]。

工业机械手在降低劳动强度、改善劳动条件、提高劳动生产率、保证安全生产、实现生产自动化等方面将发挥愈来愈引人注目的作用。组合机械手是工业机械手推广应用的一条路子。组合机械手可由直移单元、旋转单元、手腕单元作为基本运动单元，以手部单元作为附加单元，以连接件作为辅助单元，三种单元有机组合来满足使用要求^[4]。

目前工业机械手的驱动方式主要以液压或气动或电动为主。液压回路基本组成部分包括五大部分：液压动力原件、液压油、执行元件、控制调节元件、辅助元件。基于PLC多自由度码垛机械手控制系统的设计过程中主控制器采用三菱PLC，它包括电源、I/O、存储器以及通讯端口；输入设备包括传感器、控制按钮、行程开关；输出设备主要包括换向电磁阀继电器以及负载。当机械手系统初始化完成之后，在触摸屏控制模式下，按下启动按钮并且控制方式切换到自动模式下运行，机械手自动完成机械手升降、机械臂伸出、末端夹取等动作^[5]。液压驱动传动功率大、平稳、有过载保护功能且能够实现无级调速。

在实际生产过程中，多自由码垛机械手更多的是采用气动技术和PLC控制技术为主控制器，通过外界传感器接收信号，将信号传递到主控制器上，主控制器作出反应来控制执行器，执行器再对机器人末端做出反应，从而使得机器人按照实际要求做出相应反应^[6]。气压传动可实现中远距离输送，空气来源广而且无污染。

机械手上设有一种装置，只要手爪一摸到工件，手爪立即夹紧工件，抓取时间可以减少到0.3秒。手爪的夹紧与松开由电机通过驱动手爪的轴来实现。为避免误动作，在手爪及其传动机构(包括轴)部分用防护罩密封。电机2及6的定子线圈内装有热敏元件，以防超负荷及其他情况发生^[7]。电力传动的准确度较高，噪音较低且易于操作。

工业机器人在很多制造业领域都起到举足轻重的作用，它不仅提高了生产率，减少了人力劳动量，还改善了产品的质量，降低了生产成本。因而备受国内外各界人士的关注。对于机器人研究与应用也朝着更加智能化的方向发展，在新的世纪里，机器人技术必将对人们的生活形态起到推进作用。