浅谈搬运机械手仿真设计

2016-03-07新疆昌吉职业技术学院机械分院纳斯哈提尼合买提吾拉高铎文王明杰郝麟娜孜依努尔

河北农机 2016年8期

关键词：小臂支撑架机械手

新疆昌吉职业技术学院机械分院　纳斯哈提·尼合买提吾拉　高铎文　王明杰　郝麟　娜孜依努尔

浅谈搬运机械手仿真设计

新疆昌吉职业技术学院机械分院纳斯哈提·尼合买提吾拉高铎文王明杰郝麟娜孜依努尔

根据坐标的不同，搬运机械手可以分为多种，常见的有直角坐标型搬运机械手和圆柱坐标型搬运机械手。作为一项自动化的设备，搬运机械手在工程中的应用，有利于实现搬运、焊接以及装配等工作的完成，实现整个企业生产流程的自动化。

搬运机械手；仿真设计；焊接

在现代工业中，搬运机械手已经得到了广泛的应用，能从事如装卸、搬运以及装配等繁重的工作。在美国的一些工厂中，搬运机械手的应用范围可高达七成以上，其动作的灵活性，能够适用于各种中小产品。具体来说，搬运机械手可以应用在诸如热加工、冷加工以及拆修装等领域。正是由于搬运机械手的这些优势，才使其在短短的几年时间内，进入并占领我国市场。因此，我们应当对搬运机械手予以深入的了解，为搬运机械手在我国工业生产领域的应用奠定基础［1］。

1　机械手的产生背景及发展情况

机械手作为一种自动化装置，其能够实现对物体的抓取以及移动，可以说是一种新型装置。近年来，随着电子技术水平的不断提高，机器人已经逐步应用到生产领域，帮助人们完成了一些难度比较高以及枯燥的工作，极大地降低了劳动强度，进一步提高了生产效率，促进了人类社会的发展。在刚开始的一段时间里，机械手的结构形式还比较简单，能够广泛应用在一些专业性较强的领域，主要协助人类完成一些简单的工作［2］。而随着工业技术水平的不断提高，机械手则可以独立依照特定程序进行工作，这一时期的机械手的工作范围得到了极大的拓展，它可以独立完成一些简单的、重复性较强的工作。随着工业技术水平的不断提高，通用机械手诞生，这种机械手能够迅速适应改变了的工作程序，并逐步应用在小批量的生产活动中［3］。

2　搬运机械手的应用作用

（1）极大地提高了生产自动化程度。搬运机械手的产生以及应用进一步提高了材料以及建筑物的搬运自动化程度，提高了劳动生产效率，有效降低了生产成本，促进了工业生产的机械化，为我国工业的发展提供了基础和保障。

（2）有效地改善了劳动条件。众所周知，在生产过程中，难免会遇到危及人身安全的工作，例如高温、高压工作环境等。而搬运机械手的产生，逐步代替人们从事这些工作，保障了人们在生产过程中的安全性，减轻了生产者的工作压力，避免了人身事故的发生［4］。

（3）实现节奏性生产。搬运机械手在生产过程中的应用，直接减少了人力的投入，不仅如此，由于其能够实现长期不间断的工作，使得人们从繁重的劳动中解脱出来，极大地减少了人力，保障生产的节奏，实现生产的不间断性。

3　搬运机械手仿真设计

（1）小臂结构的仿真设计。为了满足日益提高的生产效率，在涉及搬运机械手小臂的时候应当将其旋转过程的时间进行有效的控制，通常情况下，将旋转时间控制在两秒。想要在一两秒之内实现小臂的90度旋转，我们可以通过控制调节节流阀横截面的方式实现，与此同时，搬运机械手在旋转过程中会产生气缸力矩，并逐步缩小小臂的加速度数值。设计搬运机械手小壁结构的时候不仅要将对冲击力的校核表现出来，还要将搬运机械手的小臂变形与强度进行校核，避免小臂发生变形，从而保证机械手的正常工作。

（2）连接臂结构的仿真设计。在设计连接臂的时候，需要对搬运机械手进行ansys分析，以了解设计变量初始化等程序。具体来说，主要包括以下几个方面：首先，设计变量初始化。在分析处理器之前，设计者应当对处理器的设计变量进行深入分析，完成设计变量的初始值输入［5］。其次，定义问题。制定出有限元模型，这里的有限元模型必须是根据制定标准设定的最为优秀的有限元模型。再次是执行初始结构所处状态的全方位分析，这里的分析包括应力和应变的分析。最后是力以及变形量的分析等。

（3）支撑架结构的仿真设计。支撑架的设计主要是通过全面、科学的分析支撑架结构来实现的瞬间动力学分析，从而得出支撑架结构的震动幅度以及速度。在设计支撑架结构的时候，首先要做到的就是利用ansys这一软件，完成相应的模型设计，为具体设计搜集参数。这种做法能够有效保障具体设计的顺利进行，并在此基础上解决设计过程中遇到的问题。通过利用该软件进行分析，我们不难发现，u壳材料是Q235时，机械手的弹性木梁和泊松比都能够得出具体的数值，这就为今后分析支撑架的瞬态动力学提供了保障，并在此基础上获得相应的震动幅度。