氣電一體化助力機械手概述

劉小滿

摘要：隨著自動化、智能化發(fā)展速度的加快，機器人在工業(yè)生產(chǎn)中的運用不斷增多，助力機械手屬于機器人的一種，其可在復(fù)雜、強度大的生產(chǎn)環(huán)境中發(fā)揮重要作用，既可降低人員工作量，也可避免偏差的產(chǎn)生，提高工業(yè)生產(chǎn)效率。文章就將重點對氣電一體化助力機械手的進行詳細闡述和說明。

關(guān)鍵詞：氣電一體化;助力機械手;生產(chǎn)效率

助力機械手能夠替代企業(yè)員工開展搬運、裝卸等較為笨重的工作，從而降低勞動損耗，減少人員作業(yè)量，節(jié)約企業(yè)人資成本。氣電一體化助力機械手在現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)中的運用，可滿足新時期發(fā)展下的各種需求，增強我國的工業(yè)生產(chǎn)實力，為經(jīng)濟效益的提升提供幫助。

1、氣電一體化助力機械手的運行原理

氣電一體化助力機械手可借助減速電機和機械傳動裝置，實現(xiàn)物體搬運，保證物體搬運的穩(wěn)定性、均衡性，且利用氣電一體化助力機械手一次搬運重量可達到1噸以上。同時，氣電一體化助力機械手還具備自動上鎖的功能，在意外情況發(fā)生后，系統(tǒng)會開啟自動上鎖功能，維護設(shè)備運行安全性，避免危險的發(fā)生。而設(shè)備內(nèi)的平衡氣缸與氣動元件裝置可使搬運物體保持在無重力浮動狀態(tài)下，減少搬運阻力，降低搬運難度。

2、氣電一體化助力機械手的構(gòu)成

2.1減速電機

減速電機在氣電一體化助力機械手中占有重要地位。通過對減速電機的研究發(fā)現(xiàn)，其具有的優(yōu)勢為：體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、造型美觀、承載力強、精細度高、適用范圍廣、能耗率低、不會產(chǎn)生噪音污染。伺服電機是減速電機的衍生體，除具備減速電機優(yōu)勢外，使用壽命和運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性有所改進，精準度進一步優(yōu)化。

2.2傳動裝置

氣電一體化助力機械手的傳動裝置以螺桿副傳動為主，具備垂直升降、導(dǎo)向、自動上鎖等功能，可大大提升氣電一體化助力機械手運轉(zhuǎn)的安全性，增強物體移動過程的平穩(wěn)性、高效性。傳動裝置具備噪音污染低、結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高、承載能力強等優(yōu)勢，且設(shè)備運轉(zhuǎn)中對電能的需求量不高，但運轉(zhuǎn)速度快，傳動精準度高，可確保氣電一體化助力機械手運行效率，在問題發(fā)生的第一時間，實施自鎖保護，維護設(shè)備的運轉(zhuǎn)安全。

2.3平衡氣缸

平衡氣缸是助力機械手與搬運物體間重量平衡的重要設(shè)備。平衡氣缸中共設(shè)置了兩個平衡點，即重載平衡和空載平衡。前者要求平衡吊上裝載同等重量的物體，后者平衡吊上不需要放置任何物體。不過兩個平衡點最終的目的都是實現(xiàn)物體在不同方位上的靜止狀態(tài)，降低搬運耗能。平衡氣缸構(gòu)造簡單，成本低廉、工作效率高，可有效降低勞動人員工作量。

2.4立柱和機械臂

立柱和機械臂作為支撐和連接結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)制造中需從多方面綜合考量，保證制造后的助力機械手符合生產(chǎn)搬運作業(yè)要求，降低人工損耗。在立柱和機械臂設(shè)計制造中，需考慮應(yīng)用區(qū)域、物體重量、升降與搬運距離等。

2.5夾持機構(gòu)

夾持機構(gòu)要具備夾、抓、握、抱、吸、拿等功能，可滿足不同環(huán)境下，不同物體的搬運需求。該構(gòu)造在設(shè)計制造中，要對其精準度予以嚴格保障，確保物體拿取的穩(wěn)定，搬運過程的安全性。

2.6控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是氣電一體化助力機械手的核心，任何動作的開展都需要控制系統(tǒng)下達明確指令要求。氣電一體化助力機械手控制系統(tǒng)是由PLC末班、變頻器、按鈕只是末班、電源、和啟動控制閥構(gòu)成的，自動化、智能化水平相對較高，可避免操作過程中問題的產(chǎn)生。此外，為維護氣電一體化助力機械手操作的安全性，在系統(tǒng)設(shè)置中，還需具備以下保護功能：

一是自鎖功能。上文提到，傳動裝置具備自鎖功能，而為增強安全性，還可與氣缸、夾持裝置共同作用，優(yōu)化自鎖性能，防止掉落問題的發(fā)生;二是明確指示負載狀態(tài)，以自動和手動方式實現(xiàn)空載到負載的轉(zhuǎn)換;三是加大啟動和電動保護力度，降低吊裝過程因荷載增加帶來的危險;四是要求氣電一體化助力機械手在承重檢測或雙按鈕的控制下開展或停止裝卸工作;五是設(shè)置鋁合金靜音軌道，降低噪音污染，讓氣電一體化助力機械手正常移動。

3、氣電一體化助力機械手的應(yīng)用領(lǐng)域

3.1現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域

因氣電一體化助力機械手具備無重力化、操作便捷、安全高效等特征，在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。通過氣電一體化助力機械手的應(yīng)用，物料裝卸、搬運及精準定位均得到幫助，實現(xiàn)對物料接收環(huán)節(jié)的管控，加強現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的高效性，降低勞動力上的損耗，進而為現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的發(fā)展提供助力，增大企業(yè)經(jīng)濟和社會效益。

3.2現(xiàn)代汽車制造業(yè)

氣電一體化助力機械手多被應(yīng)用在現(xiàn)代汽車制造業(yè)的焊接生產(chǎn)線上，重點進行大型焊接工具移動、焊接位置定位處理，及外殼、發(fā)動機等重點設(shè)備位置的確定。

3.3電氣設(shè)備裝配生產(chǎn)中

在彩電、冰箱、發(fā)電機、電動機等電氣設(shè)備的裝配施工中，可利用氣電一體化助力機械手來降低裝配難度，加強各零部件安裝位置的準確性，同時也可控制翻轉(zhuǎn)或移動過程中存在的掉落或松動問題，做好整個裝配過程的自動化管控。

3.4代行電控柜裝配

大型電控柜的重量較大，部分可達到百斤以上，因此需要氣電一體化助力機械手完成相關(guān)設(shè)備的搬運和安裝。

3.5冶金行業(yè)

鋼包鐵水運輸和澆筑等作業(yè)，需要利用氣電一體化助力機械手維持運輸平衡性，澆筑便捷性，避免外滲帶來的危險，削弱冶金生產(chǎn)造成的污染。

4、結(jié)束語

助力機械手作為一種簡單或過渡的機器人，還具有人機交互的能力。特別適用于生產(chǎn)企業(yè)環(huán)境復(fù)雜、勞動強度大、搬運重物頻繁的場合。它能有效提高企業(yè)的工作效率，降低員工的勞動定額和勞動強度，有助于提高工作質(zhì)量。氣電一體化助力機械手是現(xiàn)今市場發(fā)展的必然趨勢，也是提高工業(yè)生產(chǎn)水平的關(guān)鍵，從業(yè)者必須加大重視、推廣和創(chuàng)新力度，以優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)自動化、智能化水平，鞏固我國工業(yè)在世界市場上的競爭實力。

參考文獻：

[1]惠瀟瀟.氣動平衡助力機械手反饋控制研究[J].科學技術(shù)創(chuàng)新，2018（2）.

[2]巴曉甫，李歡歡，王永宏，等.氣動平衡助力機械手反饋控制系統(tǒng)設(shè)計[J].液壓與氣動，2017（12）.

（作者單位：雙智博（沈陽）機電設(shè)備制造有限公司）