助力机械手升降系统二种有无驱动力的仿真方法

   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破坏其气压平衡，将重物高效快速地从一个工位移到自动化流水线的另一个工位，实现自动化流水线的自动化生产。

   助力机械手操作力的主要作用是将运动趋势传递给物料，操作力的大小远远小于驱动力的大小。所以在助力机械手的仿真模型的分析时，不对其施加操作力的情况进行分析。当操作人员施加的操作力较大或对操作力进行控制时，操作力的加在模型的输入端即可实现有操作力的情况下的仿真分析。根据升降系统有无驱动力的情况，仿真分析分为两种。

   仿真情况1.助力机械手无操作力，跟随系统有驱动力，升降系统无驱动力的情况。

   此时的助力机械手受力情况与龙门吊车的运动特征相同。在此仿真情况的仿真结果中可以看出：跟随小车的位置x和位置y变化都较为缓慢，且等效质量越大位置变化较慢；由于未施加升降系统的驱动力，钢丝绳下端吊有的物料做自由落体运动，钢丝绳绳长快速增加；钢丝绳与竖直方向上的夹角0，和0，由于跟随系统驱动力未改变方向一直处在其所在平面的一侧，由于跟随机构的位置变化较钢丝绳绳长变化较为缓慢，夹角在变化后逐步趋势于一个定值，同时位置变化大的夹角值大。由以上分析，此仿真结果证明了模型在此情况下的正确性。

   仿真情况2.助力机械手无操作力，有驱动力的情况。

   此时助力机械手的重物做仿摆运动，跟随小车的位置x和位置y运动曲线，钢丝绳绳长l的变化曲线和夹角e.和e，在驱动力作用下随时间的变化曲线。由于升降系统电机驱动力与物料的重力相等，绳长保持初始值不变。在绳长不变的条件下，跟随系统有驱动力作用产生运动，摆角e和e随着行走机构的运动曲线呈周期性变化。说明运动时物料和行走机构相对运动是定摆运动。仿真结果证明了助力机械手的仿真模型在此情况下的正确性。

   通过以上助力机械手两种情况的仿真与分析，助力机械手动力学仿真模型验证了其动力学数学模型的正确性。