從太空機器人到醫(yī)療領(lǐng)域可見的手術(shù)機器人，機械臂都不可或缺，占據(jù)著重要地位。那么，不同機械臂是如何實現(xiàn)控制抓取呢？它與自由度有什么關(guān)系嗎？優(yōu)質(zhì)機械手據(jù)悉，太空機械臂，實現(xiàn)類似人手臂的功能。融合了機械、電子、控制及信息等多學(xué)科技術(shù)，是一個機、電、熱、控一體化的高度集中的空間機電系統(tǒng)。通過搭載火箭，它能執(zhí)行空間碎片清理、在軌加注與維修等空間任務(wù)。圖中為國產(chǎn)太空機械臂模型，我國已研制出空間機械臂，由一個臂展和6個關(guān)節(jié)組成，非常靈活，可以全方位進行目標(biāo)捕獲和操作。機械手廠事實上，機械臂已有70多年歷史，誕生于20世紀(jì)40年代，目前主要應(yīng)用在航天、噴漆、弧焊、醫(yī)療等。從“遨龍一號”到醫(yī)療領(lǐng)域可見的手術(shù)機器人，機械臂都不可或缺，占據(jù)著重要地位。那么，不同機械臂是如何實現(xiàn)控制抓取呢？它與自由度有什么關(guān)系嗎？

工業(yè)機器人是如何識別物體進行抓取任務(wù)的呢？從機器視覺的角度，由簡入繁從相機標(biāo)定，平面物體檢測、有紋理物體、無紋理物體、深度學(xué)習(xí)、與任務(wù)/運動規(guī)劃結(jié)合等6個方面深度解析文章的標(biāo)題。首先，我們要了解，機器人領(lǐng)域的視覺（Machine Vision）跟計算機領(lǐng)域（Computer Vision）的視覺有一些不同：機器視覺的目的是給機器人提供操作物體的信息。所以，機器視覺的研究大概有這幾塊：1. 物體識別（Object Recognition）：在圖像中檢測到物體類型等，這跟 CV 的研究有很大一部分交叉；優(yōu)質(zhì)機械手2. 位姿估計（Pose Estimation）：計算出物體在攝像機坐標(biāo)系下的位置和姿態(tài)，對于機器人而言，需要抓取東西，不僅要知道這是什么，也需要知道它具體在哪里；3. 相機標(biāo)定（Camera Calibration）：機械手廠因為上面做的只是計算了物體在相機坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，我們還需要確定相機跟機器人的相對位置和姿態(tài)，這樣才可以將物體位姿轉(zhuǎn)換到機器人位姿當(dāng)然，我這里主要是在物體抓取領(lǐng)域的機器視覺；SLAM 等其他領(lǐng)域的就先不講了。由于視覺是機器人感知的一塊很重要內(nèi)容，所以研究也非常多了，我就我了解的一些，按照由簡入繁的順序介紹吧：

在諸多焊接方式中，由于點焊只需點位控制，至于焊鉗在點與點之間的移動軌跡沒有嚴(yán)格要求，因此點焊對所用的機器人的要求是不很高的，這也點焊機器人較早被應(yīng)用的原因之一。優(yōu)質(zhì)機械手但為了確保焊接質(zhì)量，基本的要求還是要滿足的，比如說點焊機器人不僅要有足夠的負載能力，而且在點與點之間移位時速度要快捷，動作要平穩(wěn)，定位要準(zhǔn)確，以減少移位的時間，提高工作效率。在實際焊接過程中點焊機器人需要有多大的負載能力，主要取決于所用的焊鉗形式，對于用與變壓器分離的焊鉗，30～45kg負載的機器人就足夠了。但是這種焊鉗一方面由于二次電纜線長，電能損耗大，也不利于機器人將焊鉗伸入工件內(nèi)部焊接；另一方面電纜線隨機器人運動而不停擺動，電纜的損壞較快。機械手廠因此一體式焊鉗逐漸將其代替。考慮到點焊機器人要有足夠的負載能力，才能以較大的加速度將焊鉗送到空間位置進行焊接，一般都選用100～150kg負載的重型機器人。為了適應(yīng)連續(xù)點焊時焊鉗短距離快速移位的要求，有些重型機器人增加了可在0.3s內(nèi)完成50mm位移的功能，而這也對電機的性能，微機的運算速度和算法都提出更高的要求。

在各種生產(chǎn)實踐當(dāng)中，上下料機器人的機械夾爪已經(jīng)被大量的應(yīng)用，因為上下料機械夾爪具有操作方便而且效率高的優(yōu)點，能夠提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量以及能夠避免工人在生產(chǎn)線上進行長時間的單調(diào)繁重勞動。那么上下料機械夾爪具有哪些主要的部件呢？優(yōu)質(zhì)機械手 1、抓取和傳送機構(gòu)抓取和傳送機構(gòu)又被形象的稱之為手部和臂部，其中，抓取機構(gòu)包括有手指和傳力機構(gòu)，在工作中起到對物件進行抓取和放置的作用。上下料機械夾爪的傳送機構(gòu)則包含了手腕和手臂等結(jié)構(gòu)，在實踐當(dāng)中可以用來改變物件的方位以及位置。2、驅(qū)動部分評價高的搬運機器人的機械夾爪通過驅(qū)動部分來產(chǎn)生動力，因此驅(qū)動部分也是它的動力源，通常有液壓、氣壓、電力以及機械式驅(qū)動四種不同的驅(qū)動形式。其中，液壓驅(qū)動系統(tǒng)是由油缸、閥、油閥和油箱等組成；氣壓驅(qū)動系統(tǒng)是由氣缸、氣閥、空壓機（或由空氣壓縮機站直接提供）機械手廠和儲氣罐等組成；電機驅(qū)動系統(tǒng)是由一些電動機組成。 3、控制部分機械夾爪的控制部分一般包括有程序控制部分與行程檢測反饋部分，是上下料機械夾爪中的指揮系統(tǒng)，因為上下料機械夾爪中的每一個程序動作都是由控制部分來指揮執(zhí)行的，包括動作的執(zhí)行順序、動作的起始位置以及時間等，此外，對運行的速度和加速度也能進行控制。上述這幾個部分就是上下料機械夾爪中的主要部件，通過這些部件的共同作用就能夠完成程序設(shè)定好的工作，而且還能確保按照要求的順序和時間去執(zhí)行，因此，很多生產(chǎn)加工型的企業(yè)都會采購高質(zhì)量，完善的上下料機械夾爪并將其安裝在主機設(shè)備上來執(zhí)行上下料程序。

如何選購合適的焊接機器人呢？首先要了解焊接機器人有哪些技術(shù)指標(biāo)及特殊的技術(shù)指標(biāo)，這是正確使用機器人的前提。產(chǎn)品手冊也有列技術(shù)指標(biāo)，但是單從手冊上了解會比較表面，最好是根據(jù)實際需要理解某些特定的性能指標(biāo)，才能更加深入這個行業(yè)。優(yōu)質(zhì)機械手焊接機器人的主要技術(shù)指標(biāo)可分為兩部分，機器人的一般指標(biāo)和焊接機器人的特殊指標(biāo)。機器人通用技術(shù)指標(biāo)自由度數(shù)這是反映機器人靈活性的重要指標(biāo)。機械手廠一般而言，在機器人工作空間中可以到達3個自由度，但是焊接不僅必須到達空間中的某個位置，而且還必須確保焊槍（切削工具或焊鉗）的空間姿勢。因此，電弧焊和切割機器人至少需要5個自由度，點焊機器人至少需要6個自由度。