從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，助力機(jī)械手是一種十分簡(jiǎn)單和小型的機(jī)器人。這種機(jī)器人在工作的過(guò)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(jiǎn)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(jiǎn)單到復(fù)雜，再到簡(jiǎn)單的發(fā)展歷程。助力機(jī)械手在設(shè)計(jì)的過(guò)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(zhǎng)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(guó)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(guò)程中進(jìn)行使用。

   助力機(jī)械手的輸入信號(hào)，是對(duì)操作人員加載在物料的水平或是豎直方向上的操作趨勢(shì)進(jìn)行采集而得到的。用來(lái)測(cè)量操作趨勢(shì)的傳感器主要包括用以測(cè)量跟隨系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的角度傳感器與測(cè)量升降系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的升降傳感器。通過(guò)對(duì)兩者的建模與仿真，來(lái)觀測(cè)傳感器的測(cè)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?，F(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(duì)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(cè)量。測(cè)量值以編碼器脈沖數(shù)的形式反映給控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)通過(guò)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(cè)量X方向和Y方向上運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)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(shuō)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(cè)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為角度值，通過(guò)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(cè)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(cè)量原理的正確性和可測(cè)量性。觀測(cè)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(cè)量臂，安裝高度，鋼絲繩長(zhǎng)度。進(jìn)仿真得到測(cè)量角度B時(shí)，測(cè)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(cè)量角度時(shí)，可通過(guò)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(zhǎng)等共同決定，比值將為實(shí)驗(yàn)研究時(shí)的測(cè)量角度與實(shí)際速度之間的比值提供參考。