助力機(jī)械手（又稱反力臂、平衡器、平衡吊、氣動(dòng)助力器、手動(dòng)移載機(jī)等）是一種運(yùn)用負(fù)載檢測(cè)及氣壓反饋原理對(duì)重物實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平衡的設(shè)備。它巧妙地應(yīng)用力的平衡原理，使操作者對(duì)重物進(jìn)行相應(yīng)的推拉，實(shí)現(xiàn)在空間內(nèi)平衡移動(dòng)，并通過(guò)實(shí)施很小的操作力（行業(yè)內(nèi)以小于2.5kg為判斷標(biāo)準(zhǔn)）破壞其氣壓平衡，將重物高效快速地從一個(gè)工位移到另一個(gè)工位。另外該機(jī)械手制造成本低廉，操作使用簡(jiǎn)單，不需電驅(qū)動(dòng)，僅靠氣體就可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化。

在操作過(guò)程中，工人需要手動(dòng)移動(dòng)機(jī)械手臂來(lái)操作助力機(jī)械手進(jìn)行上下移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，并使用裝備有輔助夾緊裝置的機(jī)械手對(duì)工件進(jìn)行夾持，通過(guò)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)工件的夾緊，并將工件移動(dòng)到工位上。氣動(dòng)助力機(jī)械手的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便捷，很適合對(duì)重載工件和零件進(jìn)行搬運(yùn)。同時(shí)由于助力機(jī)械手的特點(diǎn)，也能夠?qū)@些工件進(jìn)行較為精確的定位。

助力搬運(yùn)裝置的研制與性能提高行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。助力機(jī)械手動(dòng)力學(xué)模型是對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證的重要載體，利用拉格朗日方程對(duì)助力機(jī)械手的機(jī)械本體進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，利用軟件Matlab建立其動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)助力機(jī)械手進(jìn)行物料搬運(yùn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況，對(duì)助力機(jī)械手的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了仿真。通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析，驗(yàn)證了模型的正確性。由于助力機(jī)械手的各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)相對(duì)獨(dú)立，對(duì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了解耦分析。根據(jù)角度傳感器和升降傳感器所采集的信號(hào)不同，助力機(jī)械手控制方式分為：速度控制和位置控制。結(jié)合助力機(jī)械手驅(qū)動(dòng)裝置的數(shù)學(xué)模型和解耦后的動(dòng)力學(xué)模型分別對(duì)控制算法進(jìn)行仿真分析。通過(guò)調(diào)節(jié)控制器參數(shù)，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，驗(yàn)證了控制方式的正確性。

最后，基于Qpid半物理仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)速度和位置參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，應(yīng)用優(yōu)化控制參數(shù)，了解助力機(jī)械手速度實(shí)驗(yàn)和物料搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果均能表明兩種控制方式在操作者有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，均能夠?qū)崿F(xiàn)助力機(jī)械手運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和快速性的要求，能實(shí)現(xiàn)對(duì)于物料的搬運(yùn)和升降動(dòng)作。