气电一体化助力机械手概述

刘小满

摘要：随着自动化、智能化发展速度的加快，机器人在工业生产中的运用不断增多，助力机械手属于机器人的一种，其可在复杂、强度大的生产环境中发挥重要作用，既可降低人员工作量，也可避免偏差的产生，提高工业生产效率。文章就将重点对气电一体化助力机械手的进行详细阐述和说明。

关键词：气电一体化;助力机械手;生产效率

助力机械手能够替代企业员工开展搬运、装卸等较为笨重的工作，从而降低劳动损耗，减少人员作业量，节约企业人资成本。气电一体化助力机械手在现今工业生产中的运用，可满足新时期发展下的各种需求，增强我国的工业生产实力，为经济效益的提升提供帮助。

1、气电一体化助力机械手的运行原理

气电一体化助力机械手可借助减速电机和机械传动装置，实现物体搬运，保证物体搬运的稳定性、均衡性，且利用气电一体化助力机械手一次搬运重量可达到1吨以上。同时，气电一体化助力机械手还具备自动上锁的功能，在意外情况发生后，系统会开启自动上锁功能，维护设备运行安全性，避免危险的发生。而设备内的平衡气缸与气动元件装置可使搬运物体保持在无重力浮动状态下，减少搬运阻力，降低搬运难度。

2、气电一体化助力机械手的构成

2.1减速电机

减速电机在气电一体化助力机械手中占有重要地位。通过对减速电机的研究发现，其具有的优势为：体积小、结构紧凑、造型美观、承载力强、精细度高、适用范围广、能耗率低、不会产生噪音污染。伺服电机是减速电机的衍生体，除具备减速电机优势外，使用寿命和运转平稳性有所改进，精准度进一步优化。

2.2传动装置

气电一体化助力机械手的传动装置以螺杆副传动为主，具备垂直升降、導向、自动上锁等功能，可大大提升气电一体化助力机械手运转的安全性，增强物体移动过程的平稳性、高效性。传动装置具备噪音污染低、结构简单、稳定性高、承载能力强等优势，且设备运转中对电能的需求量不高，但运转速度快，传动精准度高，可确保气电一体化助力机械手运行效率，在问题发生的第一时间，实施自锁保护，维护设备的运转安全。

2.3平衡气缸

平衡气缸是助力机械手与搬运物体间重量平衡的重要设备。平衡气缸中共设置了两个平衡点，即重载平衡和空载平衡。前者要求平衡吊上装载同等重量的物体，后者平衡吊上不需要放置任何物体。不过两个平衡点最终的目的都是实现物体在不同方位上的静止状态，降低搬运耗能。平衡气缸构造简单，成本低廉、工作效率高，可有效降低劳动人员工作量。

2.4立柱和机械臂

立柱和机械臂作为支撑和连接结构，在生产制造中需从多方面综合考量，保证制造后的助力机械手符合生产搬运作业要求，降低人工损耗。在立柱和机械臂设计制造中，需考虑应用区域、物体重量、升降与搬运距离等。

2.5夹持机构

夹持机构要具备夹、抓、握、抱、吸、拿等功能，可满足不同环境下，不同物体的搬运需求。该构造在设计制造中，要对其精准度予以严格保障，确保物体拿取的稳定，搬运过程的安全性。

2.6控制系统

控制系统是气电一体化助力机械手的核心，任何动作的开展都需要控制系统下达明确指令要求。气电一体化助力机械手控制系统是由PLC末班、变频器、按钮只是末班、电源、和启动控制阀构成的，自动化、智能化水平相对较高，可避免操作过程中问题的产生。此外，为维护气电一体化助力机械手操作的安全性，在系统设置中，还需具备以下保护功能：

一是自锁功能。上文提到，传动装置具备自锁功能，而为增强安全性，还可与气缸、夹持装置共同作用，优化自锁性能，防止掉落问题的发生;二是明确指示负载状态，以自动和手动方式实现空载到负载的转换;三是加大启动和电动保护力度，降低吊装过程因荷载增加带来的危险;四是要求气电一体化助力机械手在承重检测或双按钮的控制下开展或停止装卸工作;五是设置铝合金静音轨道，降低噪音污染，让气电一体化助力机械手正常移动。

3、气电一体化助力机械手的应用领域

3.1现代工业领域

因气电一体化助力机械手具备无重力化、操作便捷、安全高效等特征，在现代工业领域中得到广泛应用。通过气电一体化助力机械手的应用，物料装卸、搬运及精准定位均得到帮助，实现对物料接收环节的管控，加强现代工业生产的高效性，降低劳动力上的损耗，进而为现代工业企业的发展提供助力，增大企业经济和社会效益。

3.2现代汽车制造业

气电一体化助力机械手多被应用在现代汽车制造业的焊接生产线上，重点进行大型焊接工具移动、焊接位置定位处理，及外壳、发动机等重点设备位置的确定。

3.3电气设备装配生产中

在彩电、冰箱、发电机、电动机等电气设备的装配施工中，可利用气电一体化助力机械手来降低装配难度，加强各零部件安装位置的准确性，同时也可控制翻转或移动过程中存在的掉落或松动问题，做好整个装配过程的自动化管控。

3.4代行电控柜装配

大型电控柜的重量较大，部分可达到百斤以上，因此需要气电一体化助力机械手完成相关设备的搬运和安装。

3.5冶金行业

钢包铁水运输和浇筑等作业，需要利用气电一体化助力机械手维持运输平衡性，浇筑便捷性，避免外渗带来的危险，削弱冶金生产造成的污染。

4、结束语

助力机械手作为一种简单或过渡的机器人，还具有人机交互的能力。特别适用于生产企业环境复杂、劳动强度大、搬运重物频繁的场合。它能有效提高企业的工作效率，降低员工的劳动定额和劳动强度，有助于提高工作质量。气电一体化助力机械手是现今市场发展的必然趋势，也是提高工业生产水平的关键，从业者必须加大重视、推广和创新力度，以优化工业生产自动化、智能化水平，巩固我国工业在世界市场上的竞争实力。

参考文献：

[1]惠潇潇.气动平衡助力机械手反馈控制研究[J].科学技术创新，2018（2）.

[2]巴晓甫，李欢欢，王永宏，等.气动平衡助力机械手反馈控制系统设计[J].液压与气动，2017（12）.

（作者单位：双智博（沈阳）机电设备制造有限公司）