助力機械手（又稱反力臂、平衡器、平衡吊、氣動助力器、手動移載機等）是一種運用負載檢測及氣壓反饋原理對重物實現(xiàn)自動平衡的設(shè)備。它巧妙地應(yīng)用力的平衡原理，使操作者對重物進行相應(yīng)的推拉，實現(xiàn)在空間內(nèi)平衡移動，并通過實施很小的操作力（行業(yè)內(nèi)以小于2.5kg為判斷標準）破壞其氣壓平衡，將重物高效快速地從一個工位移到另一個工位。另外該機械手制造成本低廉，操作使用簡單，不需電驅(qū)動，僅靠氣體就可實現(xiàn)半自動化。

在操作過程中，工人需要手動移動機械手臂來操作助力機械手進行上下移動和旋轉(zhuǎn)，并使用裝備有輔助夾緊裝置的機械手對工件進行夾持，通過氣動開關(guān)實現(xiàn)工件的夾緊，并將工件移動到工位上。氣動助力機械手的結(jié)構(gòu)簡單，操作便捷，很適合對重載工件和零件進行搬運。同時由于助力機械手的特點，也能夠?qū)@些工件進行較為精確的定位。

助力搬運裝置的研制與性能提高行業(yè)關(guān)注的重點。助力機械手動力學(xué)模型是對仿真結(jié)果進行驗證的重要載體，利用拉格朗日方程對助力機械手的機械本體進行了動力學(xué)分析，利用軟件Matlab建立其動力學(xué)模型。根據(jù)助力機械手進行物料搬運時的運動情況，對助力機械手的動力學(xué)模型進行了仿真。通過對仿真結(jié)果的分析，驗證了模型的正確性。由于助力機械手的各個方向的運動相對獨立，對動力學(xué)模型進行了解耦分析。根據(jù)角度傳感器和升降傳感器所采集的信號不同，助力機械手控制方式分為：速度控制和位置控制。結(jié)合助力機械手驅(qū)動裝置的數(shù)學(xué)模型和解耦后的動力學(xué)模型分別對控制算法進行仿真分析。通過調(diào)節(jié)控制器參數(shù)，對仿真結(jié)果進行分析，驗證了控制方式的正確性。

最后，基于Qpid半物理仿真實驗平臺，對速度和位置參數(shù)進行優(yōu)化，應(yīng)用優(yōu)化控制參數(shù)，了解助力機械手速度實驗和物料搬運實驗。實驗結(jié)果均能表明兩種控制方式在操作者有運動趨勢時，均能夠?qū)崿F(xiàn)助力機械手運動平穩(wěn)性和快速性的要求，能實現(xiàn)對于物料的搬運和升降動作。