1.9　機械手的分類和結構

機械手一般分為三類。第一類是專業機械手，主要附屬于自動機床或自動生產線上，用以解決機床上下料和工件傳送。這種機械手在國外通常被稱之為“Mechanical Hand”，它是為主機服務的，由主機驅動。除少數外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。第二類是需要人工操作的，稱為操作機（Manipulator）。它起源于原子 、軍事工業，先是通過操作機來完成特定的作業，后來發展到用無線電信號操作機器人來進行探測月球等。工業中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。第三類是不需要人工操作的通用機械手，也即本文所研究的對象。它是一種獨立的、不附屬于某一主機的裝置，可以根據任務的需要編制程序，以完成各項規定操作。它是除具備普通機械的物理性能之外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。

機械手按照結構形式的不同又可分為多種類型，其中關節型機械手以其結構緊湊，所占空間體積小，相對工作空間最大，甚至能繞過基座周圍的一些障礙物等特點，成為機械手中使用最多的一種結構形式，世界一些著名機械手的本體部分都采用這種結構形式的機械手。

要機械手像人一樣拿取東西，最簡單的基本條件是要有一套類似于指、腕、臂 、關節等部分組成的抓取和移動機構——執行機構；像肌肉那樣使手臂運動的驅動-傳動系統；像大腦那樣指揮手動作的控制系統。這些系統的性能決定了機械手的性能。一般而言，機械手通常是由執行機構、驅動-傳動系統和控制系統這三部分組成。

對于現代智能機械手而言，還具有智能系統，主要是感覺裝置、視覺裝置和語言識別裝置等。目前研究主要集中在賦予機械手“眼睛”，使它能識別物體和躲避障礙物，以及機械手的觸覺裝置。機械手的這些組成部分并不是各自獨立的，或者說并不是簡單地疊加在一起，從而構成一個機械手的。要實現機器人所期望實現的功能，機械手的各部分之間必然還存在著相互關聯、相互影響和相互制約。

機械手的機械系統主要由執行機構和驅動-傳動系統組成。執行機構是機械手賴以完成工作任務的實體，通常由連桿和關節組成，由驅動-傳動系統提供動力，按控制系統的要求完成工作任務。驅動-傳動系統主要包括驅動機構和傳動系統。驅動機構提供機械手各關節所需要的動力，傳動系統則將驅動力轉換為滿足機械手各關節力矩和運動所要求的驅動力或力矩。有的文獻則把機械手分為機械系統、驅動系統和控制系統三大部分。其中的機械系統又叫操作機（Manipulator），相當于本文中的執行機構部分。如圖1-40所示。

圖1-40　操作機