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氣動機械手的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景
（作者未知） 2008/3/17
0 前言
近20年來, 氣動技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬, 尤其是在各種自動化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)與氣動技術(shù)相結(jié)合, 使整個系統(tǒng)自動化程度更高, 控制方式更靈活, 性能更加可靠; 氣動機械手、柔性自動生產(chǎn)線的迅速發(fā)展, 對氣動技術(shù)提出了更多更高的要求; 微電子技術(shù)的引入, 促進了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展, 現(xiàn)代控制理論的發(fā)展, 使氣動技術(shù)從開關(guān)控制進入閉環(huán)比例伺服控制, 控制精度不斷提高; 由于氣動脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強和成本低廉等特點, 國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。
從各國的行業(yè)統(tǒng)計資料來看, 近30 多年來, 氣動行業(yè)發(fā)展很快。20世紀(jì)70年代, 液壓與氣動元件的產(chǎn)值比約為9∶1, 而30 多年后的今天, 在工業(yè)技術(shù)發(fā)達的歐美、日本等國家, 該比例已達到6∶4, 甚至接近5 ∶5。我國的氣動行業(yè)起步較晚, 但發(fā)展較快。從20世紀(jì)80年代中期開始, 氣動元件產(chǎn)值的年遞增率達20%以上, 高于中國機械工業(yè)產(chǎn)值平均年遞增率。隨著微電子技術(shù)、PLC技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用, 氣動技術(shù)已成為實現(xiàn)現(xiàn)代傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。
1 氣動技術(shù)及氣動機械手的發(fā)展過程
氣動技術(shù)是以空氣壓縮機為動力源, 以壓縮空氣為工作介質(zhì), 進行能量傳遞或信號傳遞的工程技術(shù),是實現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動控制的重要手段之一。
大約開始于1776年, Johnwilkimson發(fā)明能產(chǎn)生1個大氣壓左右壓力的空氣壓縮機。1880 年, 人們第一次利用氣缸做成氣動剎車裝置, 將它成功地用到火車的制動上。20世紀(jì)30年代初, 氣動技術(shù)成功地應(yīng)用于自動門的開閉及各種機械的輔助動作上。至50年代初, 大多數(shù)氣壓元件從液壓元件改造或演變過來, 體積很大。60 年代, 開始構(gòu)成工業(yè)控制系統(tǒng), 自成體系, 不再與風(fēng)動技術(shù)相提并論。在70 年代, 由于氣動技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用, 在自動化控制領(lǐng)域得到廣泛的推廣。80年代進入氣動集成化、微型化的時代。90 年代至今, 氣動技術(shù)突破了傳統(tǒng)的死區(qū), 經(jīng)歷著飛躍性的發(fā)展, 人們克服了閥的物理尺寸局限, 真空技術(shù)日趨完美, 高精度模塊化氣動機械手問世, 智能氣動這一概念產(chǎn)生, 氣動伺服定位技術(shù)使氣缸高速下實現(xiàn)任意點自動定位, 智能閥島十分理想地解決了整個自動生產(chǎn)線的分散與集中控制問題。
氣動機械手作為機械手的一種, 它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。
氣動機械手強調(diào)模塊化的形式, 現(xiàn)代傳輸技術(shù)的氣動機械手在控制方面采用了先進的閥島技術(shù)(可重復(fù)編程等) , 氣動伺服系統(tǒng)(可實現(xiàn)任意位置上的精確定位) , 在執(zhí)行機構(gòu)上全部采用模塊化的拼裝結(jié)構(gòu)。
90年代初, 由布魯塞爾皇家軍事學(xué)院Y•Bando教授領(lǐng)導(dǎo)的綜合技術(shù)部開發(fā)研制的電子氣動機器人——“阿基里斯”六腳勘探員, 是氣動技術(shù)、PLC控制技術(shù)和傳感技術(shù)完美結(jié)合產(chǎn)生的“六足動物”6個腳中的每一個腳都有3個自由度, 一個直線氣缸把腳提起、放下, 一個擺動馬達控制腳伸展/退回運動, 另一個擺動馬達則負(fù)責(zé)圍繞腳的軸心做旋轉(zhuǎn)之用。
由漢諾威大學(xué)材料科學(xué)研究院設(shè)計的氣動攀墻機器人, 它集遙感技術(shù)和真空技術(shù)于一體, 成功地解決了垂直攀緣等視為危險工作的操作問題。
Tron-X電子氣動機器人, 能與人親切地握手,它的頭部、腰部、手能與人類一樣彎曲運動, 并且有良好的柔韌性。在幕后操縱人員的操作下(或通過自身的編程控制) 能與人進行對話, 或作自我介紹等。Tron-X電子氣動機器人集電子技術(shù)、氣動技術(shù)和人工智能為一體, 它告訴我們, 氣動技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)機器人中最難解決的靈活的自由度, 具有在足夠工作空間的適應(yīng)性、高精度和快速靈敏的反應(yīng)能力。
2 氣動機械手的應(yīng)用現(xiàn)狀
由于氣壓傳動系統(tǒng)使用安全、可靠, 可以在高溫、震動、易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射等惡劣環(huán)境下工作。而氣動機械手作為機械手的一種, 它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實現(xiàn)無級調(diào)速、易實現(xiàn)過載保護、易實現(xiàn)復(fù)雜的動作等優(yōu)點。所以, 氣動機械手被廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、半導(dǎo)體及家電行業(yè)、化肥和化工, 食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事上。
現(xiàn)代汽車制造工廠的生產(chǎn)線, 尤其是主要工藝的焊接生產(chǎn)線, 大多采用了氣動機械手。車身在每個工序的移動; 車身外殼被真空吸盤吸起和放下, 在指定工位的夾緊和定位; 點焊機焊頭的快速接近、減速軟著陸后的變壓控制點焊, 都采用了各種特殊功能的氣動機械手。高頻率的點焊、力控的準(zhǔn)確性及完成整個工序過程的高度自動化, 堪稱是（未完，下一頁）
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