助力机械手物料搬运动作控制实验

   助力机械手（又称反力臂、平衡器、平衡吊、气动助力器、手动移载机等）是一种运用负载检测及气压反馈原理对重物实现自动平衡的设备。它巧妙地应用力的平衡原理，使操作者对重物进行相应的推拉，实现在空间内平衡移动，并通过实施很小的操作力（行业内以小于2.5kg为判断标准）破坏其气压平衡，将重物高效快速地从一个工位移到另一个工位。

   助力机械手物料搬运控制方式实验是为寻找一种更快更准确地实现操作者搬运物料意图的控制实验。选择对助力机械手控制系统的输入信号处理过程较少的控制方式，作为物料搬运实验的控制方式。

   助力机械手随动系统的速度信号和升降系统的位置信号均需进一步的处理才能得到，而经过处理的信号会与原信号出现偏差。所以本实验的控制方式是：跟随系统使用位置控制方式，升降系统使用速度控制方式。跟随系统输入信号是由角度传感器上的增量式编码器采集。采集的脉冲数，通过计算可直接得到物料水平XY方向上的位置信号。升降系统的输入信号由升降传感器中的电位计采集。采集的电压信号，通过计算可得到物料竖直方向上的速度信号。助力机械手物料搬运实验模型。

   升降系统的输入速度信号由升降传感器采集的电压信号转换而来。为防止电压信号的突变，对输入系统的升降传感器电压的变化值进行了限制。限制后的电压变化值与上一时刻的电压值的和看做这一时刻的电压值。操作者对物料进行水平移动时，很容易出现竖直方向上的晃动。这时操作者并没有对物料进行升降运动的意图。经过限制的电压变化值也能够将此时的晃动量过滤，而不影响操作者实际的运动。

   参考跟随系统位置控制参数优化实验和升降系统速度控制实验参数，调节控制器参数，观察示波器模块的，选择适合于本实验的控制参数。

   由实验曲线可以看出，通过PID控制器可以实现对助力机械手进行物料搬运时动作的控制。跟随系统的位置曲线中，输入曲线和反馈曲线均比较光滑，波动性较小；速度曲线中，输入曲线和反馈曲线均存在着一定的波动性。升降系统的速度信号在经过处理后，能够完成操作者对于物料的升降操作。故在物料搬运实验中对跟随系统进行位置速度双闭环控制，升降系统进行速度闭环控制更为合适操作者的物料搬运工作。