從本質(zhì)上來說，助力機(jī)械手是一種十分簡單和小型的機(jī)器人。這種機(jī)器人在工作的過程中，可以節(jié)約很多動(dòng)作和功能，僅僅可以完成一些重復(fù)性和簡單性的動(dòng)作。在實(shí)際工作之中，機(jī)器人最開始就是在制造領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用的，因此在制造領(lǐng)域之中的應(yīng)用也最為成熟，在汽車裝配調(diào)整線上使用氣動(dòng)平衡機(jī)械手也從側(cè)面反映了機(jī)器人的應(yīng)用由簡單到復(fù)雜，再到簡單的發(fā)展歷程。助力機(jī)械手在設(shè)計(jì)的過程中要求結(jié)構(gòu)方便，操作容易，能夠滿足工作的需求，功能具有長期穩(wěn)定性，并且能夠保證處于末端的執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有相應(yīng)的柔順性，可以采用較為低級(jí)的氣動(dòng)平衡機(jī)械手進(jìn)行高精密度的裝配工作。例如，我國某個(gè)汽車裝配線部門就是使用氣動(dòng)平衡機(jī)械手在裝門工位的過程中進(jìn)行使用。

   助力機(jī)械手的輸入信號(hào)，是對操作人員加載在物料的水平或是豎直方向上的操作趨勢進(jìn)行采集而得到的。用來測量操作趨勢的傳感器主要包括用以測量跟隨系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)趨勢的角度傳感器與測量升降系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)趨勢的升降傳感器。通過對兩者的建模與仿真，來觀測傳感器的測量量與實(shí)際運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系，是能建立助力機(jī)械手控制系統(tǒng)模型的關(guān)鍵。二者實(shí)際用途要求，其模型在操作人員有運(yùn)動(dòng)傾向時(shí)，傳感器能夠快速有效地將操作傾向反映給控制器，并當(dāng)操作人員開始或停止的運(yùn)動(dòng)傾向時(shí)，傳感器也能夠快速的將開始或是停止的運(yùn)動(dòng)傾向反映給控制器。現(xiàn)在介紹角度傳感器的建模與仿真。

   操作者有水平方向上的運(yùn)動(dòng)意圖時(shí)，將對物料在水平方向上施加操作力。物料在操作力的作用下產(chǎn)生水平位移，即產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)傾向。角度傳感器在產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)傾向時(shí)將鋼絲繩與豎直方向上產(chǎn)生的角度值a利用光電編碼器進(jìn)行測量。測量值以編碼器脈沖數(shù)的形式反映給控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)通過控制算法計(jì)算出跟隨系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)速度，位移等信息。由于用以測量X方向和Y方向上運(yùn)動(dòng)趨勢的角度傳感器原理基本一致，以X方向的角度傳感器進(jìn)行說明。物料搬運(yùn)時(shí)的水平運(yùn)動(dòng)速度與鋼絲繩產(chǎn)生夾角的角度成比例關(guān)系。

   將角度傳感器檢測出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為角度值，通過計(jì)算可得到物料搬運(yùn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度信號(hào)v和位置信號(hào)。將速度信號(hào)或位置信號(hào)作為控制模塊的輸入，能夠?qū)崿F(xiàn)助力機(jī)械手的速度閉環(huán)或位置閉環(huán)的控制。

   由角度傳感器測量原理，建立角度傳感器模型。模型建立的主要意義是證明角度傳感器測量原理的正確性和可測量性。觀測并記錄其間比例關(guān)系，為實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。

   角度傳感器中，測量臂，安裝高度，鋼絲繩長度。進(jìn)仿真得到測量角度B時(shí)，測量角度B、實(shí)際角度與實(shí)際物料水平方向上運(yùn)動(dòng)位移的曲線。當(dāng)知道測量角度時(shí)，可通過計(jì)算得到物料水平運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)位移s和鋼絲繩的擺角x。三者之間的比值由角度傳感器和繩長等共同決定，比值將為實(shí)驗(yàn)研究時(shí)的測量角度與實(shí)際速度之間的比值提供參考。