1.9　机械手的分类和结构

机械手一般分为三类。第一类是专业机械手，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机械手在国外通常被称之为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动。除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。第二类是需要人工操作的，称为操作机（Manipulator）。它起源于原子 、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电信号操作机器人来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是不需要人工操作的通用机械手，也即本文所研究的对象。它是一种独立的、不附属于某一主机的装置，可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它是除具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。

机械手按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型机械手以其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物等特点，成为机械手中使用最多的一种结构形式，世界一些著名机械手的本体部分都采用这种结构形式的机械手。

要机械手像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂 、关节等部分组成的抓取和移动机构——执行机构；像肌肉那样使手臂运动的驱动-传动系统；像大脑那样指挥手动作的控制系统。这些系统的性能决定了机械手的性能。一般而言，机械手通常是由执行机构、驱动-传动系统和控制系统这三部分组成。

对于现代智能机械手而言，还具有智能系统，主要是感觉装置、视觉装置和语言识别装置等。目前研究主要集中在赋予机械手“眼睛”，使它能识别物体和躲避障碍物，以及机械手的触觉装置。机械手的这些组成部分并不是各自独立的，或者说并不是简单地叠加在一起，从而构成一个机械手的。要实现机器人所期望实现的功能，机械手的各部分之间必然还存在着相互关联、相互影响和相互制约。

机械手的机械系统主要由执行机构和驱动-传动系统组成。执行机构是机械手赖以完成工作任务的实体，通常由连杆和关节组成，由驱动-传动系统提供动力，按控制系统的要求完成工作任务。驱动-传动系统主要包括驱动机构和传动系统。驱动机构提供机械手各关节所需要的动力，传动系统则将驱动力转换为满足机械手各关节力矩和运动所要求的驱动力或力矩。有的文献则把机械手分为机械系统、驱动系统和控制系统三大部分。其中的机械系统又叫操作机（Manipulator），相当于本文中的执行机构部分。如图1-40所示。

图1-40　操作机