進(jìn)入21世紀(jì)，我國在科技技術(shù)方面獲得了顯著成績，很多科技產(chǎn)物都相繼誕生。在規(guī)模浩大的工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)中，助力機(jī)械手的使用率十分高，因?yàn)樗梢詭椭と税徇\(yùn)一些傳統(tǒng)性的物料，既節(jié)省了工作時(shí)間，也提高了生產(chǎn)效率。但是，由于其功能有限，對于一些大型物件的搬運(yùn)裝配還是不能做到精確化，使得工人的勞動(dòng)強(qiáng)度加大，對自身安全也構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。因此，需要相關(guān)部門利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，提高機(jī)械助手的系統(tǒng)功能，使其可以在最短時(shí)間內(nèi)完成搬運(yùn)作業(yè)，體現(xiàn)微操作的信息性和科學(xué)性，為工業(yè)生產(chǎn)提供方便、快捷的運(yùn)行途徑。

   助力機(jī)械手，又稱反力臂、平衡器、平衡吊、氣動(dòng)助力器、手動(dòng)移載機(jī)等，是一種運(yùn)用負(fù)載檢測及氣壓反饋原理對重物實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平衡的設(shè)備。它巧妙地應(yīng)用力的平衡原理，使操作者對重物進(jìn)行相應(yīng)的推拉，實(shí)現(xiàn)在空間內(nèi)平衡移動(dòng)，并通過實(shí)施很小的操作力破壞其氣壓平衡，將重物高效快速地從一個(gè)工位移到另一個(gè)工位。

   當(dāng)助力機(jī)械手負(fù)載重量確定后，將主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了三種規(guī)格，來滿足不同的承重要求?，F(xiàn)選擇助力機(jī)械手三個(gè)型號(hào)的普通氣缸，缸徑分別為60mm、980mm和1000mm。各結(jié)構(gòu)尺寸初步確定后，最為關(guān)鍵的是保證助力機(jī)械手整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程平穩(wěn)、操作負(fù)載均勻、實(shí)現(xiàn)任意調(diào)整且達(dá)到最優(yōu)的使用效果。通過幾何推倒與計(jì)算分析，利用Excel輔助VBA編程，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)計(jì)算及分析。

   已知參數(shù)，便可自動(dòng)計(jì)算出助力機(jī)械手氣缸拉力及平衡位置等參數(shù)，通過對不同參數(shù)的試驗(yàn)，尋找其中規(guī)律，確定最終的數(shù)值。若氣缸伸長量在0~150mm范圍內(nèi)連續(xù)取值，會(huì)得到各參數(shù)的一組數(shù)據(jù)，利用該組數(shù)據(jù)可以描述出相關(guān)曲線，確認(rèn)平衡力的趨勢。Exce1可以自動(dòng)處理數(shù)據(jù)，挑出最大值、最小值、平均值等，并將各數(shù)值描繪為曲線，將極值標(biāo)在曲線上，非常方便和直觀。
       各參數(shù)通過Excel計(jì)算得出后，需要進(jìn)一步確定助力機(jī)械手氣缸運(yùn)動(dòng)到每個(gè)位置的平衡力大小，并找出極大、極小值。由此可以判斷出氣缸運(yùn)動(dòng)過程力輸出的平穩(wěn)性，進(jìn)而驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，單擊計(jì)算后，開始運(yùn)算并采集數(shù)據(jù)，得出每個(gè)位置對應(yīng)的平衡力大小。助力機(jī)械手平衡力數(shù)據(jù)進(jìn)而關(guān)聯(lián)到圖表選項(xiàng)中，自動(dòng)生成平衡力與平衡位置的關(guān)系表，非常直觀的看到，最大平衡力發(fā)生在起始位置，最小平衡力大致位于運(yùn)動(dòng)的2/3階段，平衡力范圍為660~671N。雖然總體成曲線分布，但偏差不大，平衡力輸出相對穩(wěn)定，驗(yàn)證了該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)平衡要求。平衡條件為：平衡力F=小臂自重+氣缸自重+操作部分重量。獲得了上述結(jié)論后，確定幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對最終性能的影響：
       1、助力機(jī)械手前支點(diǎn)水平位置d決定了水平下降量H及前支點(diǎn)相對起始位置夾角變化值cc，d越大，平衡力偏差越小。
       2、助力機(jī)械手氣缸伸長量e越大平衡力越大，平衡力偏差也大。
       3、助力機(jī)械手壓力表數(shù)值P越大平衡力越大，至氣缸完全拉回到起始位置。此時(shí)繼續(xù)增大，想要機(jī)械手向下運(yùn)動(dòng)，只能靠外加負(fù)載破壞平衡。