助力机械手零重力操作力控制系统的组成及原理

   助力机械手又称机械手、平衡吊、手动移载机，是一种新颖的用于物料搬运时省时省力操作的助力设备。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，可在有限的空间内省力地平衡移动定位，重物在提升或下降时形成浮动状态，无需熟练的点动操作。

   助力机械手“零重力”操作系统即具有平衡物料重力的功能，将重物“浮”在空中，操作者可轻松、方便地对重物实现各种要求的搬运、装配和特殊定位工作。

   助力机械手“零重力”操作系统由直流伺服电机、光电编码器、减速器和滚筒等组成。通过电机驱动滚筒，带动驱动绳上下移动来提升物料或工件。为防止断电时因物料的重力作用反向驱动滚筒转动，要求减速器具有止逆功能。

   助力机械手零重力操作力控制系统与普通的重力提升系统有很大的区别，普通的重力提升系统也有类似于助力机械手“零重力”操作系统重力平衡系统的结构，但升降速度是固定的，操作者通过按动上升和下降两个按钮实现升降操作。其缺点之一是操作比较繁琐，启动和停止瞬间会产生冲击，要求操作者有良好的操作技能。缺点之二是采用开环继电器控制，定位精度很低。
       助力机械手“零重力”操作系统的原理，是它采用直流电机闭环速度伺服系统，升降指令来自于装载操作把手上的力传感器，当操作者搬动操作把手产生上下运动趋势时，力传感器输出信号通过A/D转换接口送给单片机系统，作为输入指令，单片机根据力信号的大小控制电机输出相应的转速，控制物料随操作者的运动趋势而运动。当操作者停止搬动操作把手时，力传感器的输出信号为零，电机停止运动。出于传感器的灵敏度较高，只需要很小的操作力即可产生所需要的力信号，操作者感受不到被提升物料的重力，可以很轻便地实现物料的升降控制，因此称为零重力操作。
       在助力机械手“零重力”操作系统中没有使用具有反向自锁功能的减速器，而是使用行星轮减速器。这样可以大大提高驱动工作效率。在减速器之后，同轴串联一个逆止器，防止断电后升降机构因为负载重力的作用而逆行运动。