- 操作手感由操纵力、停止漂移、回弹、响应延迟、末端惯量与人机工程共同构成。把这些分项指标与操作者反馈对应记录，可用于比较设备状态和评估改进效果。
- 主观描述均可对应物理量：“沉”=操纵力偏大，“顿挫”=启动力过高/阻力波动，“上飘/下沉”=气动平衡压力偏差，“回弹”=气体可压缩性与末端惯量，“切换不自然”=压力过渡与响应延迟。
- 气动平衡压力调节是关键：算例显示仅 0.02 MPa 压力偏差就可产生约 37 N 附加操纵力——评价手感必须同步记录压力，而非只记主观反馈。
- 采用推拉力计 + 压力/位移/角度传感器 + 响应采集 + 主观评分交叉验证，结合 A–D 分级、FMEA 与“操作手感测试记录表”，形成可追踪的评价记录。
出品单位：江苏安睿克智能科技有限公司（安睿克工程研究组） · 文档类型：工程研究与方法类技术资料 · 版本：V1.0 / 2026 年。公式、算例及示例数据用于说明分析与评价方法；项目参数按样机实测、客户工况和安全要求确定。PDF 全文可下载查阅。
00摘要
在搬运、装配和上下料工序中，操作者需要直接推动、牵引、定位与释放工件。评价设备是否省力、顺畅和稳定，应同时记录操纵力、启动力、匀速运动力、停止漂移、回弹量、响应延迟、关节阻尼、末端惯量、夹具自重、气源压力稳定性、空载/负载压力切换逻辑以及人机工程因素。这些指标共同描述操作手感，并为不同工况下的比较提供依据。
本方法结合安睿克气动助力机械臂工程样机（编号 ARK-S01）与现场调试经验，服务于设计、调试和验收评价。通过数字推拉力计、压力传感器、位移传感器、角度传感器、响应时间采集和主观评分，比较不同负载、作业半径与夹具状态；力学模型用于解释原因，测试记录与 FMEA 用于组织诊断和复测。所列参数、算例及示例数据用于方法说明，应用时须结合样机实测、客户工况与安全要求修正，单次测试不代表设备全寿命性能。
01引言
气动助力机械臂用于汽车零部件、机械加工、箱体与板材搬运、高温工件转运及装配上下料等场景。其助力方式可概括为去除重力、保留操控：设备承担重力补偿，操作者完成推动、牵引、定位与释放。因而，额定负载之外，还需评价操纵过程对作业效率、定位准确性、疲劳和现场安全的影响。
现场反馈可按动作阶段整理：推动费力、启动顿挫、松手后上飘或下沉、停止回弹，以及空载与负载切换不自然。将这些现象对应到可测物理量，才能选择合适的测试与排查方法：
| 现场主观描述 | 对应物理量 / 工程成因 |
|---|---|
| “发沉 / 推不动” | 操纵力偏大、平衡压力偏低 |
| “启动有顿挫” | 启动力过高或运行阻力波动 |
| “上飘 / 下沉” | 气动平衡压力偏差 |
| “停住后回弹” | 气体可压缩性与末端惯量 |
| “切换不自然” | 压力过渡不平滑与响应延迟 |
表1 主观手感描述与工程物理量对照
评价流程先将主观反馈转换为可量化、可复现的指标，再分析机械、气动、控制与人机工程因素的作用机理。使用统一测试条件比较样机、夹具和负载差异后，可将结果用于气缸选型、气路调节、夹具减重、关节阻尼匹配及操作扶手设计。
02研究对象与操作手感的工程定义
本文的研究对象为气动平衡式硬臂助力机械臂及其末端夹具系统。这类设备通过气缸输出力矩与负载力矩的近似平衡，使工件在空间中处于“随遇平衡”状态，操作者只需施加较小的力即可完成升降、水平移动、定位与释放。研究对象的边界包括本体臂架，主、中、前关节，气动平衡回路，控制阀组，操作扶手与末端夹具，但不包含全自动控制系统。
2.1 操作手感的工程定义
本文将“操作手感”定义为：在规定的负载、作业半径、行程、气源压力与夹具状态下，操作者通过操作扶手或夹具手柄使气动助力机械臂完成启动、升降、水平移动、停止、定位、夹取与释放等动作时，所需操纵力、响应稳定性、运动连续性、停止保持能力以及人体舒适性的综合表现。这一定义强调四点：其一，手感是在确定工况下的表现，脱离负载、半径与压力谈手感没有意义；其二，手感是动作全过程的表现，而非某一瞬间；其三，手感既包含力学量，也包含人机工程因素；其四，手感最终应可被测量与评价。
2.2 操作手感是综合指标而非单一指标
评价时分别记录力学、稳定性、响应、动态与人机工程指标，再用操作者评分交叉核对。这样既能识别设备状态，也能区分省力性、运动连续性和定位舒适性之间的差异。各类指标的工程意义见下表。
| 指标类别 | 具体指标 | 工程意义 |
|---|---|---|
| 力学指标 | 启动力、匀速运动力、峰值操纵力 | 判断设备是否省力、是否存在卡滞 |
| 稳定性指标 | 停止漂移、回弹量、压力波动 | 判断定位与保持的稳定性 |
| 响应指标 | 按钮响应延迟、压力建立时间、动作滞后 | 判断气路与控制的灵敏度 |
| 动态指标 | 末端惯量、关节阻尼、运动过冲 | 判断推拉是否发飘或笨重 |
| 人机工程指标 | 扶手高度、握持角度、按钮位置、双手姿态 | 判断长期操作的疲劳程度 |
| 主观评价 | 轻重、顺滑、稳定、疲劳评分 | 与客观数据进行关联验证 |
表2 操作手感指标分类与工程意义
03操作手感影响因素分析
影响操作手感的主要因素包括气动平衡、机械结构、夹具自重与末端惯量、气路控制与空载/负载切换、人机工程。现场诊断应把这些因素与具体动作对应分析，避免仅调整单一参数而遗漏其他原因。
3.1 气动平衡因素
气动助力机械臂依靠气缸输出力矩与负载力矩的近似平衡实现助力。若平衡压力偏低，操作者需要额外向上用力，表现为“发沉”；若压力偏高，设备会出现上浮趋势，表现为“往上飘”。影响气动平衡的关键因素包括：空载压力与负载压力的调节是否合理、气源压力是否稳定、减压阀的调节灵敏度、气缸的摩擦与密封阻力，以及储气罐和单向阀对压力波动的缓冲作用。其中，空载/负载切换时若压力过渡不平滑，极易产生突然上升或下降的趋势，是手感评价中需要重点关注的环节。
3.2 机械结构因素
机械结构的检查应对应启动、运行和停止三个阶段。关节转动阻力、轴承与销轴衬套的摩擦状态、滚轮状态及刹车拖滞，会反映在启动力和匀速操纵力上；臂架刚度、连接间隙、臂长及不同半径处的力矩，则影响各位置的力值与一致性。出现启动费力或运行顿挫时，应重点排查关节润滑、轴承污染和刹车间隙。
3.3 夹具自重与末端惯量因素
夹具往往是影响手感的重要来源。即便机械臂本体平衡良好，夹具过重、重心偏移或惯量过大，也会导致末端发沉、摆动、回弹或定位困难。非标夹具的设计不应只关注“能否夹住工件”，还应关注夹具自重、重心位置、与工件组合后的总质量与转动惯量，以及真空吸盘、夹爪、气胀轴等不同形式对手感的不同影响。对于翻转类夹具，还需核算 0°、45°、90° 等不同角度下的重心变化；气管、真空管与电缆的拖拽，也会在水平移动与回位过程中改变末端的受力。
3.4 气路控制与空载/负载压力切换因素
气路控制的评价应覆盖按钮触发至气缸动作的全过程，核对阀组通径与负载、节流设置、气管长度与弯折，以及水分、油分和杂质对阀件响应的影响。空载/负载压力切换是重点检查环节：加载或卸载时压力差过大、控制逻辑不合理，都可能引起突然上升、下沉或冲击。切换过程宜设置压力过渡与验证逻辑，并纳入响应和稳定性测试。
3.5 人机工程因素
人机工程检查应与测力同步进行，内容包括扶手与肘部舒适高度的关系、自然握持时的按钮可达性、防误触设计、双手操作安全逻辑、视线遮挡，以及重复操作对腕部和肩部的负担。测试记录还应注明操作者身高、臂展和操作经验，用于解释人员之间的评分差异。
04操作手感量化评价指标体系
客观测量按操纵力、启动力、匀速运动力、停止漂移、回弹、响应延迟和压力波动分别记录，主观评分与对应工况关联。下表列出各指标的符号、单位和推荐测量工具，便于统一采集与比较。
| 指标 | 符号 | 单位 | 推荐测量工具 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| 启动力 | Fstart | N | 推拉力计 | 启动瞬间最大操作力 |
| 匀速运动力 | Fcv | N | 推拉力计 | 稳定运动区间平均操作力 |
| 峰值操纵力 | Fpeak | N | 推拉力计 | 动作周期内最大力 |
| 停止漂移 | Dstop | mm | 位移传感器 / 激光测距 | 松手后规定时间内位移 |
| 回弹量 | R | mm | 位移传感器 / 视频分析 | 停止后反向最大位移 |
| 响应延迟 | td | ms | 数据采集系统 | 按钮到动作响应的时间 |
| 压力波动 | ΔP | MPa | 压力传感器 | 运动或切换过程压力变化 |
| 等效惯量 | Jeq | kg·m² | 计算 / 试验辨识 | 反映末端动态负担 |
| 关节阻尼 | Bj | N·m·s/rad | 角度传感器 + 力测试 | 反映水平转动顺滑性 |
| 主观评分 | Q | 分 | 评分表 | 建议 1–5 分或 1–10 分 |
表3 操作手感量化指标汇总
4.1 操纵力与启动力
操纵力是操作手感最直接的体现，指操作者在扶手处需要施加的推拉力。以数字推拉力计在扶手作用点采集操纵力随时间的变化曲线，并从中提取启动力、匀速运动力与峰值操纵力三类特征值。一般而言，操纵力越小、波动越小，搬运越省力、手感越好；但操纵力也不宜过小到失去“操控感”，否则容易出现发飘与定位困难。启动力反映设备从静止到开始运动所需克服的静摩擦、刹车拖滞、气缸初始摩擦与负载不平衡：
式中 Fstart 为启动力（N）；F(t) 为操纵力时间历程；t0 为操作者开始施力时刻；tv 为末端速度达到设定阈值的时刻。启动力偏高时，操作者会明显感觉“第一下推不动”或“有顿挫”。匀速运动力则定义为稳定速度区间内操纵力绝对值的平均值，并以力波动系数描述平稳性：
式中 Fcv 为匀速操纵力（N）；σF 为匀速区间操纵力标准差；CVF 为力波动系数（无量纲）。Fcv 越低，持续搬运越省力；CVF 越高，运行过程越容易出现顿挫、爬行或阻滞。
4.2 停止漂移与回弹量
停止漂移衡量操作者松手后工件在规定时间内的位置变化，反映平衡压力、气密性、制动状态与负载重心稳定性；回弹量则衡量停止后短时间内出现的最大反向位移：
式中 Dstop 为停止漂移量（mm），T 为观察时间（可取 3 s、5 s 或 10 s 并在方案中固定）；R 为最大回弹量（mm）。停止漂移过大会影响定位装配与放件安全；回弹常与气体可压缩性、节流设置、臂架弹性、夹具惯量及操作者的急停动作有关，过大时工件可能撞击定位面或影响装配精度。建议将观察时间统一固定，并同时记录漂移与回弹，以便不同样机之间对比。
4.3 响应延迟、压力波动与主观评分关联
响应延迟衡量从按钮触发到动作响应之间的时间，定义为 td = tresponse − tbutton（ms）。建议分别测试上升、下降、夹紧、释放以及空载切负载、负载切空载等动作的响应延迟。压力波动 ΔP 由压力传感器同步采集。主观评分用于从操作者角度评价启动轻便性、运动顺滑性、停止稳定性、响应自然性、定位舒适性与操作疲劳感，建议采用 1–5 分制（5 分为最好）。主观评分不是替代客观测试，而是用于验证客观指标与操作者体验之间的相关性；当二者呈现稳定相关关系时，说明评价体系具有较好的一致性。
05力学模型与计算方法
以下简化力学模型用于分析影响机理与量级关系。用于工程判断时，应以样机实测修正效率、摩擦和惯量等参数；模型本身不能直接替代精确选型计算。
5.1 气缸输出力与力矩平衡
气缸的理论有效输出力可表示为 Fc = P·A·η，说明输出力与压力、受压面积及综合效率成正比。以主转动支点为参考，可建立简化的力矩平衡关系：
式中 Lc 为气缸作用力臂（m）；W 为工件与夹具总重量 W=mg（N）；Lw 为负载重心到转动支点的水平距离（m）；Mf 为关节摩擦阻力矩（N·m）；Mi 为动态惯性附加力矩（N·m）。该式直观说明：负载增加、作业半径增大、夹具重心外移或关节摩擦增大，都会提高所需的平衡压力或操纵力——这正是“大半径、重夹具时手感变差”的力学根源。
5.2 操纵力与压力偏差
操作者在扶手处感受到的力，可近似由系统未平衡力矩、摩擦力矩与惯性力矩的合成值除以扶手等效力臂得到：Fop = ΔM / Lh。若气压偏差造成力矩不平衡，则由压力偏差引起的附加操纵力为：
式中 ΔP 为压力调节偏差（Pa）；Lh 为扶手作用点到转动中心的等效力臂（m）。上式表明，压力调节误差越大、扶手力臂越短，操作者需要额外补偿的推拉力越大。这解释了为何即使很小的压力偏差，也可能让操作者明显感觉“上浮”或“发沉”。
5.3 末端等效惯量与综合评分模型
末端的动态负担可用等效转动惯量近似描述：Jeq = Jarm + Σ mi·ri²。夹具越重、重心越远、臂长越大，末端惯量越高，会导致启动笨重、停止困难、过冲与回弹增大，因此夹具轻量化与重心内移是改善动态手感的重要方向。在各分项指标基础上，可建立操作手感综合评分用于方案总体比较：
式中 SF、SD、SR、ST、SJ、SE 分别为操纵力、停止漂移、回弹、响应延迟、关节顺滑性与人机工程评分；权重系数 wi 建议遵循：安全相关指标权重高于舒适性指标；重载工况提高停止漂移与回弹权重；精密装配工况提高定位稳定性权重；高频搬运工况提高操纵力与疲劳评分权重。
06实验方案与测试流程
本文提出的测试方法旨在建立一套可重复、可记录、可对比的操作手感评价流程，可用于样机调试、不同夹具方案对比、出厂验收参考、客户现场复测、故障诊断以及后续产品优化。建议配置数字推拉力计（带数据输出）、0–1.0 MPa 压力传感器、位移传感器或激光测距仪、角度编码器、采样不低于 50 Hz（响应测试不低于 100 Hz）的数据采集模块、辅助视频以及操作者主观评分表。秒表可用于初步测试，但正式研究建议采用同步采集系统，以保证力、压力、位移与时间数据的对应关系。
测试工况应覆盖空载、不同负载比例、不同作业半径，以及负载与空载之间的切换。下表给出建议的最低覆盖范围。
| 工况编号 | 负载状态 | 作业半径 | 高度位置 | 夹具状态 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| A1 | 空载 | 最小半径 | 中位 | 夹具空载 | 测基础阻力 |
| A2 | 空载 | 最大半径 | 中位 | 夹具空载 | 测臂展影响 |
| B1 | 额定负载 25% | 中半径 | 中位 | 正常夹取 | 轻载手感 |
| B2 | 额定负载 50% | 中半径 | 中位 | 正常夹取 | 常用工况 |
| B3 | 额定负载 75% | 最大半径 | 中位 | 正常夹取 | 较重工况 |
| B4 | 接近额定负载 | 最大半径 | 高位/低位 | 正常夹取 | 极限参考工况 |
| C1 | 负载切空载 | 中半径 | 放件位置 | 释放动作 | 测切换冲击 |
| C2 | 空载切负载 | 取件位置 | 取件高度 | 夹取动作 | 测加载响应 |
表4 操作手感测试工况设计
07典型算例分析
以下典型算例说明模型的使用过程。算例用于方法说明，不作为具体产品的选型依据；工程应用中的参数须根据样机实测与设计图纸确定。
7.1 算例条件与平衡压力计算
设某搬运工况：工件质量 m1=80 kg，夹具质量 m2=18 kg，总质量 m=98 kg；负载重心到主支点距离 Lw=1.8 m；气缸有效力臂 Lc=0.28 m；气缸缸径 D=125 mm；气缸综合效率 η=0.85；关节摩擦等效力矩 Mf=45 N·m。据此依次计算：
该假设工况下的负载平衡压力约为 0.61 MPa，处于常见工业压缩空气工作范围。若同等负载下实测操纵力明显偏大，应分别核对夹具重心、关节摩擦、气缸效率、气源压力波动、空载/负载压力设置和扶手力臂。分项实测与模型对照，可用于定位产生附加操纵力的环节。
7.2 压力偏差对手感的影响
为说明压力调节精度的重要性，设压力调节偏差 ΔP=0.02 MPa，气缸参数同上，取扶手等效力臂 Lh=1.6 m，则由压力偏差引起的气缸力矩偏差与附加操纵力分别为：
在上述算例条件下，0.02 MPa 的压力偏差对应约 37 N 的附加推拉力，可表现为上浮或发沉。因此，评价时必须同步记录压力数据，并与操作者反馈对照。
08测试数据记录表与评价方法
本节以工程样机 ARK-S01 的示例测试说明记录和评价方法。表中为每工况重复 10 次后的代表值，属于方法说明用示例数据。样机状态、夹具、气源和操作者变化均会影响结果，现场评价应另行实测。
8.1 操纵力测试
| 负载 / kg | 半径 / mm | 气压 / MPa | 启动力 / N | 匀速力 / N | 峰值力 / N | 力波动系数 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1800 | 0.50 | 21.8 | 11.5 | 27.4 | 0.08 |
| 40 | 1800 | 0.56 | 30.6 | 17.9 | 37.2 | 0.10 |
| 80 | 1800 | 0.61 | 38.4 | 22.6 | 46.1 | 0.12 |
| 80 | 2500 | 0.63 | 47.2 | 28.9 | 57.8 | 0.15 |
表5 操纵力测试示例数据（样机 ARK-S01，夹具 G01，操作者 OP-03，10 次重复均值）
从示例数据可见，启动力与匀速力均随负载与作业半径增大而上升，与力矩平衡模型一致；在大半径工况（2500 mm）下，力波动系数由 0.12 增大到 0.15，说明运行平稳性下降，为“大半径手感偏差”提供了量化依据。
8.2 停止漂移、回弹与响应延迟
| 负载 / kg | 半径 / mm | 高度 / mm | 5 s 漂移 / mm | 最大回弹 / mm | 初步评价 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1800 | 1000 | 1.4 | 2.1 | A 级 |
| 80 | 1800 | 1000 | 3.3 | 5.2 | A–B 级 |
| 80 | 2500 | 1500 | 6.9 | 9.4 | B 级 |
表6 停止漂移与回弹示例数据（5 s 观察，样机 ARK-S01）
本节示例中，停止漂移与回弹随负载和半径增大，较不利状态为大半径、高位工况。针对气体可压缩性与末端惯量的影响，可评估缓冲、限速和节流设置，并复测回弹。示例响应延迟约为 119–224 ms，处于该次评价中操作者可接受的范围；空载/负载切换响应最慢且伴有轻微冲击，与第三节的分析相符，切换过程宜增加压力过渡逻辑。
8.3 主观评分与客观数据关联
| 评价项目 | 标准工况（80 kg，1800 mm） | 大半径工况（80 kg，2500 mm） |
|---|---|---|
| 启动轻便性 | 4.3 | 3.4 |
| 运动顺滑性 | 4.2 | 3.5 |
| 停止稳定性 | 4.4 | 3.3 |
| 响应自然性 | 4.1 | 3.6 |
| 定位舒适性 | 4.2 | 3.2 |
| 操作疲劳感 | 4.0 | 3.1 |
表7 主观评分示例对比（5 分制，操作者 OP-03）
大半径工况下各项主观评分均明显下降，与该工况下操纵力、停止漂移与回弹的客观增大一致。对示例数据进行相关性分析可见：负载质量—启动力 r≈0.97、作业半径—匀速操纵力 r≈0.95、压力波动—停止漂移 r≈0.88、启动力—启动轻便性评分 r≈−0.93、末端惯量—停止过冲 r≈0.90。当客观指标与主观评分呈现稳定且符合机理的相关关系时，说明评价体系是自洽的，可据此把现场“感觉”转化为可追踪的工程指标。上述相关系数为基于示例数据的说明性结果，实际数值需结合更大样本与现场实测确定。
8.4 分级评价方法
| 等级 | 描述 | 适用判断 |
|---|---|---|
| A | 操作轻便、响应自然、停止稳定 | 可作为优化目标 |
| B | 操作可接受，少量指标需微调 | 可用于一般搬运场景 |
| C | 可完成动作，但存在明显费力或漂移 | 建议调试后使用 |
| D | 启动力、漂移或冲击明显 | 不建议直接交付，应整改 |
表8 操作手感分级建议（企业内部研究建议，不直接等同于行业标准）
09FMEA 风险分析
停止漂移、回弹、负载切换冲击和按钮误触既影响操作体验，也涉及人员、设备与工件安全。下表用失效模式与影响分析（FMEA）整理相关风险。严重度（S）、发生度（O）、探测度（D）及风险优先数（RPN=S×O×D）均为研究示例值，项目评价应结合实际故障数据、使用频次和样机测试结果修正。
| 失效模式 | 潜在原因 | 对手感/安全的影响 | S | O | D | RPN | 建议措施 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 启动力过大 | 关节润滑不足、轴承污染、刹车拖滞 | 启动费力、顿挫、疲劳增加 | 6 | 5 | 4 | 120 | 检查关节阻力，优化润滑与刹车间隙 |
| 匀速运动力波动大 | 气源压力波动、阀件爬行、气缸摩擦 | 运动不顺、定位不稳 | 6 | 4 | 5 | 120 | 增加压力记录，检查减压阀与气源质量 |
| 停止后上浮或下沉 | 空载/负载压力调节不当 | 工件偏移、存在安全风险 | 8 | 4 | 4 | 128 | 建立压力调节标准，增加停止漂移测试 |
| 停止回弹过大 | 末端惯量大、节流过松、臂架弹性 | 放件撞击、装配不准 | 7 | 4 | 5 | 140 | 优化节流、降低夹具惯量、增加缓冲 |
| 响应延迟明显 | 气管过长、阀组通径不足、气源不足 | 操作滞后、节拍变慢 | 5 | 5 | 4 | 100 | 优化管路长度与阀组规格 |
| 空载/负载切换冲击 | 压力差过大、控制逻辑不合理 | 突然上升或下沉 | 9 | 3 | 4 | 108 | 设置切换验证流程，优化压力过渡 |
| 夹具自重过大 | 非标夹具结构冗余、选材不当 | 手感笨重、惯量大 | 6 | 6 | 5 | 180 | 夹具轻量化，重心靠近连接法兰 |
| 气管或真空管拖拽 | 管路布置不合理 | 水平移动偏重、回位不自然 | 5 | 6 | 3 | 90 | 增加拖链/旋转接头，优化走管 |
| 扶手位置不合理 | 高度、角度、距离不匹配 | 腕部与肩部疲劳 | 5 | 5 | 4 | 100 | 按人机工程重新设计扶手位置 |
| 按钮误触 | 按钮布局不清晰、无防误触逻辑 | 夹具误动作、安全风险 | 9 | 2 | 4 | 72 | 双按钮释放、按钮分区、增加标识 |
| 气源含水或杂质 | 过滤排水不足 | 阀件响应变慢、动作不稳 | 6 | 5 | 4 | 120 | 加强二联件点检，制定排水周期 |
| 关节阻尼过小 | 阻尼设计不足、惯量大 | 水平旋转发飘、过冲 | 6 | 4 | 5 | 120 | 增加可调阻尼或优化阻尼匹配 |
表9 操作手感相关 FMEA 风险分析（示例，RPN 为企业内部评估模型）
按本示例的 RPN 排序，夹具自重过大（180）、停止回弹过大（140）与停止漂移（128）应优先纳入设计和调试检查。将失效模式、改进措施和复测结果记入同一记录，可追踪问题是否得到处理；该排序适用于本示例，项目优先级仍由实际评价确定。
10优化建议与工程应用
设计与调试可从气动系统、机械结构、夹具和人机工程四个方面选择改进措施。下表列出各方向的检查与优化准则，具体措施及取值按样机数据和客户工况确定。
| 方向 | 优化准则 |
|---|---|
| 气动系统 | 优化减压阀调节范围与灵敏度、建立压力标定流程；合理设置储气罐与单向阀缓冲压力波动；降低气管压降、优化阀组通径与负载匹配；对空载/负载切换增加缓冲与压力过渡逻辑。 |
| 机械结构 | 降低关节摩擦、控制关节间隙、优化刹车释放状态；提高臂架刚度、避免在极限位置长期作业；针对大半径工况进行阻尼匹配，抑制发飘与过冲。 |
| 夹具 | 减轻夹具自重、使重心尽量靠近连接法兰；减少不必要的外伸结构、优化气管与真空管走向；对翻转夹具核算不同角度下的重心变化；对大惯量夹具增加缓冲或限速设计。 |
| 人机工程 | 扶手高度宜与操作者肘部高度相适应、握持角度减少腕部偏转；按钮布置在自然触达区域、释放动作采用防误触设计；高频工位考虑不同身高适配；测试时记录操作者身高、臂展与操作经验。 |
表10 四方向优化准则
样机开发、现场调试和客户验收宜采用统一的“操作手感测试记录表”，按负载、夹具和工况保存数据。积累的记录可用于复核评分权重、分级阈值及 FMEA 参数，并支持后续设计比较和质量一致性评价。
11结论
操作手感评价的实施要点如下：
(1) 操纵力、启动力、匀速运动力、停止漂移、回弹、响应延迟、压力稳定性、关节阻尼、末端惯量与人机工程共同构成可量化的综合工程指标，评价须注明具体工况。(2) 推拉力计、压力、位移和角度传感器、响应采集与主观评分共同形成评价记录：客观测试识别状态，主观评分反映体验。(3) 气动平衡压力调节是关键检查项。空载和负载压力偏离合理区间会引起上浮、下沉、启动力增大或停止漂移，样机调试与交付验收宜同步记录压力、负载、半径和操纵力。
(4) 夹具设计需同时评价自重、重心、惯量、气管拖拽及翻转时的动态表现，不能仅检查能否夹住工件。(5) 手感评价与安全评价应同步进行，重点覆盖停止漂移、回弹、负载切换冲击和按钮误触。(6) 统一保存测试条件、测量结果与复测记录，作为设备状态比较和后续优化的依据。
12参考测试记录附录
本附录提供操作手感测试的记录项目与填写方法。PDF 全文附有完整记录示例，可复制后按样机与工况建立对应记录。
主观评分表建议采用 1–5 分制（5 分为最好），并明确锚点：启动轻便性（1=明显费力 / 3=可接受 / 5=轻便自然）、运动顺滑性（1=卡滞明显 / 3=偶有波动 / 5=连续顺滑）、停止稳定性（1=明显漂移 / 3=轻微漂移 / 5=停止稳定）、响应自然性（1=延迟明显 / 3=可接受 / 5=响应及时）、定位舒适性（1=难以对准 / 3=可完成 / 5=容易定位）、操作疲劳感（1=疲劳明显 / 3=一般 / 5=疲劳较低）。完整记录示例表（基础信息表、操纵力表、漂移回弹表、响应延迟表、主观评分表）见 PDF 全文附录，可复制后建立对应工况的测试记录。
