助力机械手平衡力的数据分析

   助力机械手是一种新兴的科技产物，对于工业生产企业有着很大的辅助作用，可以帮助操作工人进行物料搬运和零件装配等工作。它由三组转动关节和一组移动提升关节组合而成。转动关节主要用来体现物料在水平面内的具体位置和情况。提升关节主要用来承载物料的重量和对物料升降功能的控制。为了保证助力机械手适用于人机合作的场合，在其前两个关节上安装了带有被动约束特质的关节机构，使机械手可以随时受到人工的控制。另外，提升系统可通过带有反向自锁功能的蜗轮杆减速器及滚筒两种部件，实现重物的升降功能。当操作人员提升重物时，机械手可以辅助人工施加较小的操作力，并随着操作力的变化，重物的升降位置和速度也会随着增大或减小。同时，它的提升系统的手柄上还安装了力传感器，可以自动测量提升操作力，使机械手更加灵便、敏捷，完全符合生产工人的需求。

   助力机械手的负载重量确定后，将主体结构设计了三种规格，来满足不同的承重要求。Exce1可以自动处理数据，挑出最大值、最小值、平均值等，并将各数值描绘为曲线，将极值标在曲线上，非常方便和直观。

   助力机械手的平衡力各参数通过Excel计算得出后，需要进一步确定气缸运动到每个位置的平衡力大小，并找出极大、极小值。由此可以判断出气缸运动过程力输出的平稳性，进而验证结构设计的合理性。我们在Excel上编制了VBA语句，单击计算后，开始运算并采集数据，得出助力机械手每个位置对应的平衡力大小。助力机械手平衡力数据进而关联到图表选项中，自动生成平衡力与平衡位置的关系图，非常直观的看到，最大平衡力发生在起始位置，最小平衡力大致位于运动的2/3阶段，助力机械手平衡力范围为区间明显。虽然助力机械手平衡力总体成曲线分布，但偏差不大，平衡力输出相对稳定，验证了该结构可实现平衡要求。助力机械手平衡条件为：平衡力F=小臂自重+气缸自重+操作部分重量。获得了上述结论后，确定几个关键参数对最终性能的影响：
       1、助力机械手前支点水平位置d决定了水平下降量H及前支点相对起始位置夹角变化值cc，d越大，平衡力偏差越小。
       2、助力机械手气缸伸长量e越大平衡力越大，平衡力偏差也大。
       3、助力机械手压力表数值P越大平衡力越大，至气缸完全拉回到起始位置。此时继续增大，想要助力机械手向下运动，只能靠外加负载破坏平衡。
       通过Excel自动计算，并编写简单的VBA语句，轻松的获得了助力机械手所需的平衡力、平衡偏差和极值等数据，避免了繁琐的计算过程，为设计工作提供了准确的依据，利用该方法可以为设计的计算工作带来极大便利，特别适用于助力机械手新结构的设计计算。