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摘要：经济水平的不断提高，带动了汽车制造行业的快速发展。同时受到科技水平的推动，汽车制造行业的自动化水平也不断提高，在汽车制造行业的装配流水线上逐步开始由半自动化或者全自动化的单元设备来辅助或者直接替代工人的手工操作，有效降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。基于此，笔者结合自身工作实践，重点对助力机械手在汽车制造行业中的应用进行了探讨。
关键词：助力机械手；汽车制造业；应用
当前，助力机械手已经广泛应用于汽车的总装线、发动机的加工线上。助力机械手结合加工工件的具体特征，通过改变卡具型式，适宜在车体总装部件中应用，例如仪表板、挡风玻璃、车门等装配过程中搬运和发动机缸体、缸盖加工线上的搬运。同时其设备的结构轻巧，运行安全。
一、助力机械手概述
（一）机械手种类及其特点
随着经济水平及科技水平的不断发展，各企业纷纷推出各类机械手产品，有效降低物料移載操作，同时实现不同物料及不同工业产品的搬运的要求。依据其工作原理，其可以划分为硬臂系列及软索系列两种。其中臂杆式平衡吊又因工作曲线差异，分为PBF，PBC等；软索式则因主体执行元件不同，有卷筒式（IRB、直线气缸式（PBB）、钢丝绳式以及链条式等。根据动力源不同，有气动式和电动式（EBC）等。按系统所采用基座不同划分，有落地固定式、落地移动式、悬挂固定式、悬挂移动式及附墙式等。软索系列助力机械手，主要以IRB型为主，采用美国英格索兰公司的气动平衡吊为系统主机，配合抓取夹具、平面轨道滑动系统或相应基础设备组成系统。由于主机和夹具间通过一根钢丝绳连接，因此称之为软索系列。硬臂系列助力机械手，主要由PBF型、PBC型、PBD型以及PBS型主机组成。根据工况的差异，选择相应的主机，配合抓取夹具、平面轨道滑动系统或相应基础，组成系统。因系统主要有刚性臂杆结构所组成，也可以称之为硬臂系统。该类型的机械手，综合了刚性手臂及全程重力平衡的多项优势，广泛运用于需穿越障碍、取置产品状态受限、现场的环境复杂及系统需承受扭力等操作环境中。
总体来说，助力机械手具备操作省力，便于抓取，辅助定位，操作误差较小，安全可靠，便于保养及维护的优点。
（二）机械手系统结构
一套完整的助力机械手装备结构主要运用的是旋转机械臂的结构形式，具体包含了平衡吊主机、机械手本体、抓取夹具、轨道装置、安装结构等。就安装方式而言，主要有吊挂式安装、地面立柱式及特殊挂墙式。机械手主机是实现物料在空中无重力化浮动状态的主体装置；机械手则是实现工件抓取，并完成用户相应搬运和装配要求的装置；安装结构则是根据用户服务区域及现场状况要求而设定的支撑整套设备的机构。
（三）机械手本体机械结构
机械手的本体机械主要包含三个关节回转轴，助力机械手的主关节可以进行330°的回转，而次关节和夹具关节则可以实现300°的回转。机械手将制动装置配备在主次关节处，通过对集成在按钮面板之上的刹车按钮实现锁定回转关节的作用，同时确保助力装置在随行或者闲置状态下不发生漂移。平行四连杆结构通过平衡气缸的作用实现机械手上下升降的功能。角度调整臂通过回转连通与平行四连杆臂末端相连接，补偿平行四连杆臂的角度调整范围。次臂通过回转连通与角度调整臂末端连接，下端通过法兰与夹具连接。
（四）专用夹具
夹具需要针对不同的工件进行非标设计，但设计中要考虑如下几点：第一，夹具工艺位置的布局合理性和适应性；第二，夹具要设计轻巧，便于操作；第三，释放工件要安全迅速；第四，对与工件及车身接触处要做好安全防护工作，避免划伤车身；第五，夹具工装的零部件要求方便拆卸及安装。
（五）安全检测装置
在总装线中需全面考虑操作人员、车身的安全防护设计，机械手具备过载报警、档位切换、复位及刹车的功能。应确保运用柔性软垫设置在工件和车身接触部位，避免在使用过程中划伤车身工件而导致制造出的产品不合格。
二、助力机械手在汽车装配调整线设计中的具体应用
（一）气动平衡机械手
从本质上来说，气动平衡机械手是一种十分简单和小型的机器人。这种机器人在工作的过程中，可以节约很多动作和功能，从而完成一些重复性和简单性的动作。在实际工作之中，机器人最开始就是在制造领域进行应用的，因此在制造领域之中的应用也最为成熟，在汽车装配调整线上使用气动平衡机械手也从侧面反映了机器人的应用由简单到复杂，再到简单的发展历程。气动平衡机械手在设计的过程中要求结构方便，操作容易，能够满足工作的需求，功能具有长期稳定性，并且能够保证处于末端的执行机构具有相应的柔顺性，可以采用较为低级的气动平衡机械手进行高精密度的装配工作。同时气动平衡机械手只需要对末端的抓取构件和荷载系数进行调节，就可以在发动机、备胎、排气管和汽车油箱等零件之中使用，将装配和助力的功能相融合。为了达到节约成本，减少技术含量等问题，一些生产商针对汽车生产的实际情况，对机械手进行设计，依靠气动平衡实现关节的旋转和提升，依靠机构和人力的自重来实现抓取关节。
（二）助力平衡吊
助力平衡吊已经开始广泛的在焊接车间之中使用，例如，点焊钳的平衡，但是在装配车间上使用的助力平衡吊还十分有限，只有一些生产厂商在车辆尾门装配工位使用了助力平衡吊系统。助力平衡吊系统在使用的过程中，应该满足如下几个功能。首先，应该在人为的操作之中，对料箱中的零件进行自动抓取。第二，将装配零件移动到装配线上。第三，将零件在车身上进行准确的定位，之后进行安装。为了将上述功能落实到实处，在设计平衡吊的过程中，应该包括升降系统和滑移系统、零件的定位系统和抓取系统。
升降系统和滑移系统是将两根平行的轨道作为纵轨，在两根平行轨道的垂直方向设置一根悬挂的轨道作为横梁，之后沿着垂直的方向安装电动升降设备。经过这样的设备，可以在三维空间之中进行任意的移动和停留，针对汽车生产线的具体需求，采用如下的结构和组成对该系统进行设计，包括辅助结构、轨道联合器、柔性联接安装件、横梁和轨道等。零件定位系统和抓取系统的实质是一个吊具，但是因为汽车尾门的安装和形状都有其特殊性，因此与车架焊接生产线上使用的吊具有所区别，它主要有六个部位组成，限位杆、挂钩两个、上压块两个、导向板两块、真空吸盘两个、电动葫芦按钮、真空吸盘按钮、手柄两个、导向板拉杆。抓取系统通过气路来实现，依据相关的真空技术原理，使用气源处理三联件、真空吸盘、真空过滤器、真空吸盘按钮、弹簧软管等对气路进行组装，在左手的手柄上安装真空吸盘按钮实现对零件的松开和抓取。定位系统在对零件进行抓取的过程中，通过限位杆和两个挂钩实现，在对汽车进行安装的时候，定位十分复杂，因为使用铰链进行安装，而且在安装之后需要保持一定的空隙，使胶条能够顺利的安装，车辆的尾门能够顺利的打开。
（三）悬链小车输送系统
对悬链小车输送系统的研究和开发已经不断成熟，在装配线和焊接线上都有着广泛的应用，这种悬链小车输送系统可以对物料进行升降和抓取等循环不断的过程，同时具有很高的自动化能力，因此，助力的效果十分明显，但是高自动化相应的导致了成本的不断提高。
当前助力机械手在汽车制造行业中的应用范围十分广泛，设备基本上全部使用的是气控阀，属于无电施工作业，能够确保操作人员的安全性，同时降低设备的整体投入成本和后期维护成本。同时运用气动平衡手动控制代替人工搬运工件，能够切实降低操作人员的工作强度，提升工作效率，确保操作人员的身体健康及生命安全。
参考文献：
[1]俞经经.车身焊装助力机械手应用设计理论研究[J].装备制造技术，2011，01
[2]肖立军，米学宁，石雷，管依，林晓东，杨亮.气动平衡助力机械手的原理及应用[J].制造业自动化，2011，06
关键词：助力机械手；汽车制造业；应用
当前，助力机械手已经广泛应用于汽车的总装线、发动机的加工线上。助力机械手结合加工工件的具体特征，通过改变卡具型式，适宜在车体总装部件中应用，例如仪表板、挡风玻璃、车门等装配过程中搬运和发动机缸体、缸盖加工线上的搬运。同时其设备的结构轻巧，运行安全。
一、助力机械手概述
（一）机械手种类及其特点
随着经济水平及科技水平的不断发展，各企业纷纷推出各类机械手产品，有效降低物料移載操作，同时实现不同物料及不同工业产品的搬运的要求。依据其工作原理，其可以划分为硬臂系列及软索系列两种。其中臂杆式平衡吊又因工作曲线差异，分为PBF，PBC等；软索式则因主体执行元件不同，有卷筒式（IRB、直线气缸式（PBB）、钢丝绳式以及链条式等。根据动力源不同，有气动式和电动式（EBC）等。按系统所采用基座不同划分，有落地固定式、落地移动式、悬挂固定式、悬挂移动式及附墙式等。软索系列助力机械手，主要以IRB型为主，采用美国英格索兰公司的气动平衡吊为系统主机，配合抓取夹具、平面轨道滑动系统或相应基础设备组成系统。由于主机和夹具间通过一根钢丝绳连接，因此称之为软索系列。硬臂系列助力机械手，主要由PBF型、PBC型、PBD型以及PBS型主机组成。根据工况的差异，选择相应的主机，配合抓取夹具、平面轨道滑动系统或相应基础，组成系统。因系统主要有刚性臂杆结构所组成，也可以称之为硬臂系统。该类型的机械手，综合了刚性手臂及全程重力平衡的多项优势，广泛运用于需穿越障碍、取置产品状态受限、现场的环境复杂及系统需承受扭力等操作环境中。
总体来说，助力机械手具备操作省力，便于抓取，辅助定位，操作误差较小，安全可靠，便于保养及维护的优点。
（二）机械手系统结构
一套完整的助力机械手装备结构主要运用的是旋转机械臂的结构形式，具体包含了平衡吊主机、机械手本体、抓取夹具、轨道装置、安装结构等。就安装方式而言，主要有吊挂式安装、地面立柱式及特殊挂墙式。机械手主机是实现物料在空中无重力化浮动状态的主体装置；机械手则是实现工件抓取，并完成用户相应搬运和装配要求的装置；安装结构则是根据用户服务区域及现场状况要求而设定的支撑整套设备的机构。
（三）机械手本体机械结构
机械手的本体机械主要包含三个关节回转轴，助力机械手的主关节可以进行330°的回转，而次关节和夹具关节则可以实现300°的回转。机械手将制动装置配备在主次关节处，通过对集成在按钮面板之上的刹车按钮实现锁定回转关节的作用，同时确保助力装置在随行或者闲置状态下不发生漂移。平行四连杆结构通过平衡气缸的作用实现机械手上下升降的功能。角度调整臂通过回转连通与平行四连杆臂末端相连接，补偿平行四连杆臂的角度调整范围。次臂通过回转连通与角度调整臂末端连接，下端通过法兰与夹具连接。
（四）专用夹具
夹具需要针对不同的工件进行非标设计，但设计中要考虑如下几点：第一，夹具工艺位置的布局合理性和适应性；第二，夹具要设计轻巧，便于操作；第三，释放工件要安全迅速；第四，对与工件及车身接触处要做好安全防护工作，避免划伤车身；第五，夹具工装的零部件要求方便拆卸及安装。
（五）安全检测装置
在总装线中需全面考虑操作人员、车身的安全防护设计，机械手具备过载报警、档位切换、复位及刹车的功能。应确保运用柔性软垫设置在工件和车身接触部位，避免在使用过程中划伤车身工件而导致制造出的产品不合格。
二、助力机械手在汽车装配调整线设计中的具体应用
（一）气动平衡机械手
从本质上来说，气动平衡机械手是一种十分简单和小型的机器人。这种机器人在工作的过程中，可以节约很多动作和功能，从而完成一些重复性和简单性的动作。在实际工作之中，机器人最开始就是在制造领域进行应用的，因此在制造领域之中的应用也最为成熟，在汽车装配调整线上使用气动平衡机械手也从侧面反映了机器人的应用由简单到复杂，再到简单的发展历程。气动平衡机械手在设计的过程中要求结构方便，操作容易，能够满足工作的需求，功能具有长期稳定性，并且能够保证处于末端的执行机构具有相应的柔顺性，可以采用较为低级的气动平衡机械手进行高精密度的装配工作。同时气动平衡机械手只需要对末端的抓取构件和荷载系数进行调节，就可以在发动机、备胎、排气管和汽车油箱等零件之中使用，将装配和助力的功能相融合。为了达到节约成本，减少技术含量等问题，一些生产商针对汽车生产的实际情况，对机械手进行设计，依靠气动平衡实现关节的旋转和提升，依靠机构和人力的自重来实现抓取关节。
（二）助力平衡吊
助力平衡吊已经开始广泛的在焊接车间之中使用，例如，点焊钳的平衡，但是在装配车间上使用的助力平衡吊还十分有限，只有一些生产厂商在车辆尾门装配工位使用了助力平衡吊系统。助力平衡吊系统在使用的过程中，应该满足如下几个功能。首先，应该在人为的操作之中，对料箱中的零件进行自动抓取。第二，将装配零件移动到装配线上。第三，将零件在车身上进行准确的定位，之后进行安装。为了将上述功能落实到实处，在设计平衡吊的过程中，应该包括升降系统和滑移系统、零件的定位系统和抓取系统。
升降系统和滑移系统是将两根平行的轨道作为纵轨，在两根平行轨道的垂直方向设置一根悬挂的轨道作为横梁，之后沿着垂直的方向安装电动升降设备。经过这样的设备，可以在三维空间之中进行任意的移动和停留，针对汽车生产线的具体需求，采用如下的结构和组成对该系统进行设计，包括辅助结构、轨道联合器、柔性联接安装件、横梁和轨道等。零件定位系统和抓取系统的实质是一个吊具，但是因为汽车尾门的安装和形状都有其特殊性，因此与车架焊接生产线上使用的吊具有所区别，它主要有六个部位组成，限位杆、挂钩两个、上压块两个、导向板两块、真空吸盘两个、电动葫芦按钮、真空吸盘按钮、手柄两个、导向板拉杆。抓取系统通过气路来实现，依据相关的真空技术原理，使用气源处理三联件、真空吸盘、真空过滤器、真空吸盘按钮、弹簧软管等对气路进行组装，在左手的手柄上安装真空吸盘按钮实现对零件的松开和抓取。定位系统在对零件进行抓取的过程中，通过限位杆和两个挂钩实现，在对汽车进行安装的时候，定位十分复杂，因为使用铰链进行安装，而且在安装之后需要保持一定的空隙，使胶条能够顺利的安装，车辆的尾门能够顺利的打开。
（三）悬链小车输送系统
对悬链小车输送系统的研究和开发已经不断成熟，在装配线和焊接线上都有着广泛的应用，这种悬链小车输送系统可以对物料进行升降和抓取等循环不断的过程，同时具有很高的自动化能力，因此，助力的效果十分明显，但是高自动化相应的导致了成本的不断提高。
当前助力机械手在汽车制造行业中的应用范围十分广泛，设备基本上全部使用的是气控阀，属于无电施工作业，能够确保操作人员的安全性，同时降低设备的整体投入成本和后期维护成本。同时运用气动平衡手动控制代替人工搬运工件，能够切实降低操作人员的工作强度，提升工作效率，确保操作人员的身体健康及生命安全。
参考文献：
[1]俞经经.车身焊装助力机械手应用设计理论研究[J].装备制造技术，2011，01
[2]肖立军，米学宁，石雷，管依，林晓东，杨亮.气动平衡助力机械手的原理及应用[J].制造业自动化，2011，06