同时，中国还是全球最大的工业机器人生产国。但中国机器人企业缺少核心技术，在核心技术、核心零部件上都依赖进口，这使得国产机器人仍停留在中低端。

在中高端工业机器人市场上，中国仍然依赖进口。在全球工业机器人市场上，日本企业占据主导地位，形成了行业垄断。

日本发那科、日本安川电机、德国库卡、瑞士ABB这四大企业，并称为工业机器人领域“四大家族”。对全球工业机器人市场实现了垄断，中国绝大部分工业机器人市场也掌控在这四大企业掌握在手中。

能够看出，我国在工业机器人领域的被动。

不过，近年来我国在工业机器人产业中，我国已经实现了不小的超越。其中，新松机器人已经成为我国工业机器人领头企业。

在8月26日，新松机器人公布2021年半年度业绩报告。报告显示，公司在今年上半年实现营收11．95亿元。

在半导体业务上，新松机器人取得了诸多优异成绩。这一年，新松机器人的真空平台首次欧洲地区的订单，同时公司开发的真空直驱机械手、真空Aligner、VCE产品也都获得了工艺设备厂家的长期验证。

这表示，新松机器人的产品已经获得越来越多客户的认可，在国际市场中的地位愈发突出。

不仅如此，今年上半年新松机器人的真空机械手及集束型设备销售同比增长在300％以上，取得了优异的表现。

新松机器人在20多年来的努力下，如今终于收获了回报。

新松机器人成立自2000年，其创始人为中科院教授曲道奎。这为新松机器人埋下了研发创新的根基。

多年来，新松机器人始终将研发创新放在首位。多年来，新松机器人的研发投入始终保持在较高位置。从2019年起，新松机器人的研发投入更是迈上了新台阶。2020年，新松机器人的研发投入增长至4．63亿元，研发占比17．4％。

目前，新松机器人形成了4000多人的研发团队，已经拥有专利403项专利，软件著作权140项。

不仅如此，新松机器人还成为全球工业机器人产业线最齐全的企业。公司产品涉及特种机器人、工业机器人、清洁机器人、协作机器人等产品。

而且，新松机器人研发方向多偏向于应用方向，能为企业、行业带来切实的解决方案。

如今，新松机器人已经成为国产机器人突围的中坚力量，其正从被日企垄断的工业机器人市场中，打开一条裂缝。

不只是新松机器人，节卡机器人、埃斯顿等企业，也都是中国机器人的领头羊，为中国在这一领域的突围贡献自己的一份力量。

“以前机械手仿照的是手部骨头，这款可以直接模仿人类整个手部。”

作者：苗正 出品：财经涂鸦

2021年7月22日，马里兰大学利用3D打印技术，制作出了一台可以玩FC平台游戏《超级马里奥》的机械手。这台机械手采用了柔性关节，与传统机械手相比，它更像是人类的手指。事实上，传统机械手指所模仿的并不是人的手指，而是人类手部的骨骼。因此，这款柔性机械手，相当于开创了人类仿生学的先河。

另外一点，这台机械手使用了水和空气来作为动力来源，而非传统的电力。软机器人固有的安全性和适应性引起了人们对其在假肢和生物医学设备等应用中使用的兴趣。对于此类机器人来说，最难的地方便是流体电路。

顾名思义，流体电路指的是一种使用流体的集成电路，适用于有柔性关节的框架中。此前，《财经涂鸦》曾报道的丰田柔性机械臂也是使用了相似的设计。

柔性机器人和全自主移动机器人（AMR）都是机器人领域的新宠，只不过前者的发展更慢一些。目前，全球AMR销售额已超过500亿美元，但是柔性机器人甚至还未达到100亿美元。这其中有两个原因，其一在于，柔性机器人虽然在康复设备、手术工具和可定制的假肢等领域中有一定作用，但是市场更认可符合传统观念的刚性机器人。

其二则是柔性机器人的技术和生产难度较高，不适于量产。以上文提到的流体电路为例，这种电路设计的复杂程度远远高于传统电路，因此不能像传统电路一样，当发生损害时更换功能元件就能完成修复工作。流体电路通常是采用一体化设计，即电路发生问题时，需要更换整体。大大增加了维护成本。

马里兰大学机械工程助理教授 Ryan D． Sochol表示，研发团队希望利用这种3D打印的方式，扩大具有集成流体电路的软机器人的可访问性、传播性、可重复性和采用率，进而加速该领域的进步。

 

        （1）焊接机械手，是到现在为止应用最多的工业机械手，包括点焊和弧焊机械手，用于实现自动化焊接作业；

        （2）装配机械手，比较多地用于电子部件或电器的装配；

        （3）喷涂机械手，代替人进行各种喷涂作业；

        （4）搬运机械手，功能是根据工况要求的速度和精度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作；

        （5）助力机械手，由于具有无重力化、精确直观、操作便捷、安全高效等特点，助力机械手广泛应用于现代工业中的物料转移、高频率搬运、精确定位、部件装配等场合。

 

        （6）上下料机械手，主要实现机床制造过程的完全自动化，并采用了集成加工技术，适用于生产线的上下料、工件翻转、工件转序等；

        （7）码垛机械手，能将不同外形尺寸的包装货物，整齐、自动地码（或拆）在托盘上（或生产线上等）；

        （8）另外还有其他用途的机械手，如将金属溶液浇到压铸机中的浇注机械手等。

 

        工业机械手的优点在于它可以通过更改程序，方便迅速地改变工作内容或方式，以满足生产要求的变化，例如改变焊缝轨迹及喷涂位置，变更装配部件或位置等。随着对工业生产线越来越高的柔性要求，对各种工业机械手的需求也越来越广泛。汽车、物流、家电、医药、食品饮料等不同领域对工业机械手的需求应用也会越来越普遍。

             定位方式和速度，不同的定位方式影响因素不同，如机械挡块定位时，定位精度与挡块的刚度和碰接挡块时的速度等因素有关。定位速度对定位精度影响很大。这是因为定位速度不同时，必须耗散的运动部件的能量不同。通常，为减小定位误差应合理控制定位速度，如提高缓冲装置的缓冲性能和缓冲效率，控制驱动系统使运动部件适时减速。

 

             精度和刚度，机械手的制造精度和安装调速精度对定位精度有直接影响，机械手本身的结构刚度和接触刚度低时，因易产生振动，定位精度一般较低。运动件的重量包括机械手本身的重量和被抓物的重量，运动件重量的变化对定位精度影响较大，运动件重量增加时，定位精度降低，因此，设计时不仅要减小运动部件本身的重量，而且要考虑工作是抓重变化的影响。

             驱动源和控制系统，液压、气压的压力波动及电压、油温、气温的波动都会影响机械手的重复定位精度。因此，采用必要的稳压及调节油温措施，如用蓄能器稳定油压，用加热器或冷却器控制油温，低速时，用温度、压力补偿流量控制阀控制。

       应用PLC技术实现对机械手的控制，其任务是将工件从传送带A搬运到传送带B。采用移位指令设计顺控程序。

       机械手的动作示意图如图1所示，它是一个能够产生水平/垂直位移的机械设备，用来将工件由左工作台搬运到右工作台。
 

图 1
 

       1、工艺过程与控制要求

       机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左转/右转分别由双线圈两位电磁阀控制。例如：当下降电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手下降停止。只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升；当上升电磁阀断电时，机械手上升停止。同样，左转/右转分别由左转电磁阀和右转电磁阀控制。机械手的放松/夹紧由一个单线圈两位电磁阀(称为夹紧电磁阀)来控制气缸的运动。当该线圈通电时，机械手夹紧；当该线圈断电时，机械手放松。

       当机械手右移到位并准备下降时，为了确保安全，必须在右工作台无工件时才允许机械手下降。也就是说，若上一次搬运到右工作台上的工件尚未搬走时，机械手应自动停止下降，用光电开关I0.5进行无工件检测。

       机械手的动作过程如图2所示。从原点开始，按下启动按钮，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧。夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，右移停止。若此时右工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止； 同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时， 碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通左移电磁阀，机械手左移。左移到原点时，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止。至此，机械手经过八步动作完成了一个周期的动作。
 

图 2
 

       机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。自动操作方式又分为步进、单周期和连续操作三种方式。

       （1）手动操作：就是用按钮操作对机械手的每步运动单独进行控制。例如，当选择上/下运动时，按下启动按钮，机械手下降；按下停止按钮，机械手上升。当选择左/右运动时，按下启动按钮，机械手右移；按下停止按钮，机械手左移。当选择夹紧/放松运动时，按下启动按钮，机械手夹紧；按下停止按钮，机械手放松。

       （2）步进操作：每按一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。

       （3）单周期操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止。

       （4）连续操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手的动作将自动地、连续不断地周期性循环。在工作中若按下停止按钮，则机械手将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。

       2、操作面板布置

       图3位操作面板布置图。

       接通I0.7是单操作方式。按加载选择开关的位置，用启动/停止按钮选择加载操作，当加载选择开关打到“左右”位置时，按下启动按钮，机械手右行;若按下停止按钮，机械手左行。用上述操作可使机械手停在原点。

       接通I1.0是步进方式。机械手在原点时，按下启动按钮，向前操作一步;每按启动按钮一次，操作一步。接通I1.1是单周期操作方式。机械手在原点时，按下启动按钮，自动操作一个周期。接通I1.2是连续操作方式。机械手在原点时，按下启动按钮，连续执行自动周期操作，当按下停止按钮，机械手完成此周期动作后自动回到原点并不再动作。
 

图 3
 

       3、输入/输出端子地址分配机械手控制系统所采用的PLC是德国西门子公司生产的S7-200CPU214，图4是S7-200 CPU214输入/输出端子地址分配图。该机械手控制系统共使用了14个输入量，6个输出量。
 

图 4
 

       4、整体程序结构

       机械手的整体程序结构如图5所示。若选择单操作工作方式，I0.7断开,接着执行单操作程序。(单操作程序可以独立于自动操作程序，可另行设计)。

       在单周期工作方式和连续操作方式下，可执行自动操作程序。在步进工作方式，执行步进操作程序，按一下启动按钮执行一个动作，并按规定顺序进行。

       在需要自动操作方式时，中间继电器M1.0接通。步进工作方式、单操作工作方式和自动操作方式，都用同样的输出继电器。
 

图 5
 

       5、实现单操作工作的程序

       图6是实现单操作工作的梯形图程序。为避免发生误动作，插入了些连锁电路。例如，将加载开关扳到“左右”挡，按下启动按钮，机械手向右行；按下停止按钮，机械手向左行。这两个动作只能当机械手处在上限位置时才能执行(即为安全起见，设上限安全连锁保护)。

       将加载选择开关扳到“夹/松”挡，按启动按钮，执行夹紧动作；按停止按钮，松开。

       将加载选择开关扳到“上下”挡，按启动按钮，下降；按停止按钮，上升。
 

图 6
 

       6、自动操作程序

       图7是机械手自动操作流程图(或称功能图)，图8是与之对应的梯形图。
 

图 7
 

       在自动程序里，PLC由STOP转为RUN时，初始脉冲SM0.1对状态进行初始复位。

       当机械手在原点时，将状态继电器S0.0置1,这是第一步。按下启动按钮后，置位状态继电器S0.1, 同时将原工作状态继电器S0.0清零，输出继电器Q0.0得电，Q0.5 复位，原点指示灯熄灭，执行下降动作。当下降到底碰到下限位开关时，I0.1接通，将状态继电器S0.2置1,同时将状态继电器S0.1清零，输出继电器Q0.0复位，Q0.2 置1,于是机械手停止下降，执行夹紧动作;定时器T37开始计时，延时1.7s 后，接通T37动合触点将状态继电器S0.3置1，同时将状态继电器S0.2清零，而输出继电器Q0.1得电，执行上升动作。由于Q0.2已被置1,夹紧动作继续执行。当上升到上限位时，I0.2接通，将状态继电器S0.4 置1，同时将状态继电器S0.3清零，Q0.1 失电，不再上升，而Q0.3得电，执行右行动作。当右行至右限位时，I0.3接通，Q0.3失电，机械手停止右行，若此时I0.5接通，则将状态继电器S0.5置1,同时将状态继电器S0.4清零，而Q0.0再次得电，执行下降动作，当下降到底碰到下限位开关时，I0.1接通，将状态继电器S0.6置1.同时将状态继电器S0.5清零，输出继电器Q0.0复位，Q0.2被复位，于是机械手停止下降，执行松开动作;定时器T38开始计时，延时1.5s 后，接通T38动合触点将状态继电器S0.7 置1,同时将状态继电器S0.6 清零，而输出继电器Q0.1再次得电，执行上升动作。行至上限位置，I0.2 接通，将状态继电器S1.0置1,同时将状态继电器S0.7清零，Q0.1失电，停止上升，而Q0.4得电，执行左移动作。到达左限位，I0.4接通，将状态继电器S1.0清零。如果此时为连续工作状态，M1.0置1,即将状态继电器S0.1置1,重复执行自动程序。若为单周期操作方式，状态继电器SO.0置1,则机械手停在原点。
 

图 8
 

       在运行中，如按停止按钮，机械手的动作执行完当前一个周期后，回到原点自动停止。

       在运行中，若PLC掉电，机械手动作停止。重新启动时，先用手动操作将机械手移回原点，再按启动按钮，便可重新开始自动操作。
 

        记者在现场看到，该机器人由一对机械手臂及行走机构组成。机械手臂上的视觉系统能够快速扫描检测部位，并将采集的图像数据传输回中心计算机进行处理。行走机构则让整个机体在动车底部的检查通道中自动精确巡航。

        据了解， 该系统可自动检测所有型号动车组车底和转向架可视部件，具备数据无线传输以及故障自动判断功能，这将大大提升上海局对其近700组动车的检修效率。

    机械手驱动系统方案的选择：

    1.物料运搬用有限点位控制的程序控制机器人，重负载用液压驱动，中等载荷可选用电动驱动系统，轻载荷可选用气动驱动系统。冲压机器人多用气动驱动系统。

    2.用于点焊和弧焊及喷涂作业的机械手，要求具有任意点位和轨迹控制功能，需采用伺服驱动系统，需采用液压驱动或电动驱动系统方能满足要求。

    以上就是机械手驱动系统相关介绍。