劉小滿

摘要：隨著自動(dòng)化、智能化發(fā)展速度的加快，機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用不斷增多，助力機(jī)械手屬于機(jī)器人的一種，其可在復(fù)雜、強(qiáng)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(diǎn)對(duì)氣電一體化助力機(jī)械手的進(jìn)行詳細(xì)闡述和說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：氣電一體化;助力機(jī)械手;生產(chǎn)效率

助力機(jī)械手能夠替代企業(yè)員工開展搬運(yùn)、裝卸等較為笨重的工作，從而降低勞動(dòng)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(jī)械手在現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用，可滿足新時(shí)期發(fā)展下的各種需求，增強(qiáng)我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)實(shí)力，為經(jīng)濟(jì)效益的提升提供幫助。

1、氣電一體化助力機(jī)械手的運(yùn)行原理

氣電一體化助力機(jī)械手可借助減速電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)物體搬運(yùn)，保證物體搬運(yùn)的穩(wěn)定性、均衡性，且利用氣電一體化助力機(jī)械手一次搬運(yùn)重量可達(dá)到1噸以上。同時(shí)，氣電一體化助力機(jī)械手還具備自動(dòng)上鎖的功能，在意外情況發(fā)生后，系統(tǒng)會(huì)開啟自動(dòng)上鎖功能，維護(hù)設(shè)備運(yùn)行安全性，避免危險(xiǎn)的發(fā)生。而設(shè)備內(nèi)的平衡氣缸與氣動(dòng)元件裝置可使搬運(yùn)物體保持在無(wú)重力浮動(dòng)狀態(tài)下，減少搬運(yùn)阻力，降低搬運(yùn)難度。

2、氣電一體化助力機(jī)械手的構(gòu)成

2.1減速電機(jī)

減速電機(jī)在氣電一體化助力機(jī)械手中占有重要地位。通過(guò)對(duì)減速電機(jī)的研究發(fā)現(xiàn)，其具有的優(yōu)勢(shì)為：體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、造型美觀、承載力強(qiáng)、精細(xì)度高、適用范圍廣、能耗率低、不會(huì)產(chǎn)生噪音污染。伺服電機(jī)是減速電機(jī)的衍生體，除具備減速電機(jī)優(yōu)勢(shì)外，使用壽命和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性有所改進(jìn)，精準(zhǔn)度進(jìn)一步優(yōu)化。

2.2傳動(dòng)裝置

氣電一體化助力機(jī)械手的傳動(dòng)裝置以螺桿副傳動(dòng)為主，具備垂直升降、導(dǎo)向、自動(dòng)上鎖等功能，可大大提升氣電一體化助力機(jī)械手運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性，增強(qiáng)物體移動(dòng)過(guò)程的平穩(wěn)性、高效性。傳動(dòng)裝置具備噪音污染低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、承載能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，且設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中對(duì)電能的需求量不高，但運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，傳動(dòng)精準(zhǔn)度高，可確保氣電一體化助力機(jī)械手運(yùn)行效率，在問(wèn)題發(fā)生的第一時(shí)間，實(shí)施自鎖保護(hù)，維護(hù)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)安全。

2.3平衡氣缸

平衡氣缸是助力機(jī)械手與搬運(yùn)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(gè)平衡點(diǎn)，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(guò)兩個(gè)平衡點(diǎn)最終的目的都是實(shí)現(xiàn)物體在不同方位上的靜止?fàn)顟B(tài)，降低搬運(yùn)耗能。平衡氣缸構(gòu)造簡(jiǎn)單，成本低廉、工作效率高，可有效降低勞動(dòng)人員工作量。

2.4立柱和機(jī)械臂

立柱和機(jī)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(jī)械手符合生產(chǎn)搬運(yùn)作業(yè)要求，降低人工損耗。在立柱和機(jī)械臂設(shè)計(jì)制造中，需考慮應(yīng)用區(qū)域、物體重量、升降與搬運(yùn)距離等。

2.5夾持機(jī)構(gòu)

夾持機(jī)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(yùn)需求。該構(gòu)造在設(shè)計(jì)制造中，要對(duì)其精準(zhǔn)度予以嚴(yán)格保障，確保物體拿取的穩(wěn)定，搬運(yùn)過(guò)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(jī)械手的核心，任何動(dòng)作的開展都需要控制系統(tǒng)下達(dá)明確指令要求。氣電一體化助力機(jī)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(dòng)控制閥構(gòu)成的，自動(dòng)化、智能化水平相對(duì)較高，可避免操作過(guò)程中問(wèn)題的產(chǎn)生。此外，為維護(hù)氣電一體化助力機(jī)械手操作的安全性，在系統(tǒng)設(shè)置中，還需具備以下保護(hù)功能：

一是自鎖功能。上文提到，傳動(dòng)裝置具備自鎖功能，而為增強(qiáng)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(wèn)題的發(fā)生;二是明確指示負(fù)載狀態(tài)，以自動(dòng)和手動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)空載到負(fù)載的轉(zhuǎn)換;三是加大啟動(dòng)和電動(dòng)保護(hù)力度，降低吊裝過(guò)程因荷載增加帶來(lái)的危險(xiǎn);四是要求氣電一體化助力機(jī)械手在承重檢測(cè)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(jī)械手正常移動(dòng)。

3、氣電一體化助力機(jī)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(jī)械手具備無(wú)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(guò)氣電一體化助力機(jī)械手的應(yīng)用，物料裝卸、搬運(yùn)及精準(zhǔn)定位均得到幫助，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料接收環(huán)節(jié)的管控，加強(qiáng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的高效性，降低勞動(dòng)力上的損耗，進(jìn)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(jì)和社會(huì)效益。

3.2現(xiàn)代汽車制造業(yè)

氣電一體化助力機(jī)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(diǎn)進(jìn)行大型焊接工具移動(dòng)、焊接位置定位處理，及外殼、發(fā)動(dòng)機(jī)等重點(diǎn)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(jī)、電動(dòng)機(jī)等電氣設(shè)備的裝配施工中，可利用氣電一體化助力機(jī)械手來(lái)降低裝配難度，加強(qiáng)各零部件安裝位置的準(zhǔn)確性，同時(shí)也可控制翻轉(zhuǎn)或移動(dòng)過(guò)程中存在的掉落或松動(dòng)問(wèn)題，做好整個(gè)裝配過(guò)程的自動(dòng)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(dá)到百斤以上，因此需要?dú)怆娨惑w化助力機(jī)械手完成相關(guān)設(shè)備的搬運(yùn)和安裝。

3.5冶金行業(yè)

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

4、結(jié)束語(yǔ)

助力機(jī)械手作為一種簡(jiǎn)單或過(guò)渡的機(jī)器人，還具有人機(jī)交互的能力。特別適用于生產(chǎn)企業(yè)環(huán)境復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、搬運(yùn)重物頻繁的場(chǎng)合。它能有效提高企業(yè)的工作效率，降低員工的勞動(dòng)定額和勞動(dòng)強(qiáng)度，有助于提高工作質(zhì)量。氣電一體化助力機(jī)械手是現(xiàn)今市場(chǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，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(dòng)化、智能化水平，鞏固我國(guó)工業(yè)在世界市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

參考文獻(xiàn)：

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

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

（作者單位：雙智博（沈陽(yáng)）機(jī)電設(shè)備制造有限公司）