機(jī)械手控制系統(tǒng)是伴隨著機(jī)械手(機(jī)器人)的發(fā)展而進(jìn)步的。機(jī)械手是在早期出現(xiàn)的古代機(jī)器人基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,機(jī)械手研究始于20世紀(jì)中期,隨著計算機(jī)和自動化技術(shù)的發(fā)展,特別是1946年第一臺數(shù)字電子計算機(jī)問世以來,計算機(jī)取得了驚人的進(jìn)步,向高速度、大容量、低價格的方向發(fā)展。同時,大批量生產(chǎn)的迫切需求推動了自動化技術(shù)的進(jìn)展,又為機(jī)器人和機(jī)械手控制系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。另一方面,核能技術(shù)的研究要求某些操作機(jī)械代替人處理放射性物質(zhì)。在這一需求背景下,美國于1947年開發(fā)了遙控機(jī)械手控制系統(tǒng)和遙控機(jī)械手,1948年又開發(fā)了機(jī)械式的主從機(jī)械手控制系統(tǒng)和機(jī)械手。
機(jī)械手控制系統(tǒng)首先是從美國開始研制的。1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念,并申請了專利。該專利的要點(diǎn)是借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié),利用人手對機(jī)器人進(jìn)行動作示教,機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人控制系統(tǒng),F(xiàn)有的機(jī)器人控制系統(tǒng)差不多都采用這種控制方式。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機(jī)械手鉚接機(jī)器人控制系統(tǒng)。作為機(jī)器人產(chǎn)品最早的實(shí)用機(jī)型(示教再現(xiàn))是1962年美國AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。這些工業(yè)機(jī)器人和相關(guān)控制系統(tǒng)主要由類似人的手和臂組成它可代替人的繁重勞動以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化,能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全,因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。
機(jī)械手控制系統(tǒng)經(jīng)歷了以下幾個階段:機(jī)械手完成放射源轉(zhuǎn)運(yùn)年代、化工產(chǎn)品垛機(jī)械手年代、工業(yè)用機(jī)械手興起和發(fā)展年代。
隨著汽車行業(yè)和塑膠行業(yè)的發(fā)展,西歐、日本、蘇聯(lián)和中國等地域機(jī)械手及其控制系統(tǒng)也開始百花爭放。
尤其注塑機(jī)機(jī)械手,發(fā)展更為迅猛,應(yīng)用非常普遍,其控制系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展,現(xiàn)在已經(jīng)趨于成熟和完善。
機(jī)械手控制系統(tǒng)的流派及品牌(塑膠)
注塑機(jī)機(jī)械手流派控制系統(tǒng)可以按地域劃分為歐美類,日本類,中國類。歐美和日本發(fā)展較早,技術(shù)相對較為完善。國產(chǎn)機(jī)械手控制系統(tǒng)起初主要是引進(jìn)國外,但近一二十年來中國在這一方面的開發(fā)研究生產(chǎn)可謂是突飛猛進(jìn),如今國產(chǎn)機(jī)械手控制系統(tǒng)已逐步成熟,且國產(chǎn)價格相對比較低。中國的有臺灣天行、大陸華成工控,歐洲西格瑪泰克、KEBA、日本星機(jī)和哈默。
機(jī)械手控制系統(tǒng)的種類是根據(jù)硬件的不同而加以分類的,主要有斜臂、橫走,按驅(qū)動方式可分為氣動、變頻、伺服。每個大類又有數(shù)個小種,而不同的小種又因不同的動作程序而不同。
斜臂機(jī)械手控制系統(tǒng)用于500T以下注塑機(jī),動作程序有二三十套,最高距離精度可達(dá)到0.05mm,橫走機(jī)械手控制系統(tǒng)用于1600T內(nèi)注塑機(jī)動作程序有四五十套,最高距離精度可達(dá)到0.05mm,而超大型注塑機(jī)則需配專門的控制系統(tǒng) 。
機(jī)械手控制系統(tǒng)組成
(注塑機(jī)機(jī)械手斜臂套)
工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)一般包括主控板、轉(zhuǎn)接板、顯示器、控制按鍵、配套電源等部分。下面主要針對工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)做下介紹。
主機(jī)
主機(jī)包括主控板,顯示屏,按鍵。其中主控板由單片機(jī)和相應(yīng)電路板組成,單片機(jī)負(fù)責(zé)程序運(yùn)行,電路板處理輸入輸出信號。(圖左)
轉(zhuǎn)接板
轉(zhuǎn)接板主要包含一些端子和繼電器,其功能是信號的轉(zhuǎn)接。 (圖上中)
配套電源及其他
電源用于控制系統(tǒng)供電,如蜂鳴器則是用于機(jī)器故障報警所用。
機(jī)械手控制系統(tǒng)前瞻
現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)革命,將世界經(jīng)濟(jì)從資本經(jīng)濟(jì)帶入到知識經(jīng)濟(jì)時代。在電子世界領(lǐng)域,從20世紀(jì)中的無線電時代也進(jìn)入到21世紀(jì)以計算機(jī)技術(shù)為中心的智能化現(xiàn)代電子系統(tǒng)時代。而機(jī)械手控制系統(tǒng)則逐步發(fā)展為與計算機(jī)互聯(lián),使機(jī)械手控制系統(tǒng)更加智能化,操作更加簡單方便。
隨著自動化的發(fā)展,機(jī)械手(機(jī)器人)應(yīng)用將更加普遍。而沒有控制系統(tǒng)的機(jī)械手卻是一堆廢鐵,機(jī)械手的發(fā)展勢必與控制系統(tǒng)雙駒并馳。而日后機(jī)械手的發(fā)展也會受限于控制系統(tǒng)的發(fā)展,未來的人類社會將是機(jī)械手的時代。