码垛机械手末端执行器挡板静态分析及优化

    0 引言

    工业机器人已广泛的应用于工厂及企业当中来代替人类完成一些具有危险的，重复性的，以及无法完成的工作。目前工业机器人已广泛的应用于焊接、喷涂、搬运和装配等方面。由于社会对生产效率和质量的要求越来越高，为满足不同企业的生产要求，工业机器人的设计及研究具有了更大的灵活性、挑战性及周期短的特点。三维软件及有限元分析软件在工业机器人的设计中起着重要的作用。本文研究的码垛机械手末端执行器主要用于从自动化生产线上提取食品、酒类等包装产品的自动码垛的夹持机构，对其进行有限元分析的目的在于保证机构灵活性，夹持可靠性及安全性要求的前提下，尽可能优化降低末端执行器的重量和惯量，提高码垛机械手码垛定位精度和自动化程度。本史首先在中建立码垛机械手模型，再导入 Simulationd中进行静态分析并进行了优化，进而为机器人的机构分析及优化提供了方法。对从事该行业的工作人员有一定的指导作用。

    1 码垛机械手的作业要求及结构

    码垛机械手末端执行器的整体结构如图1所示，气缸带动左挡板延导杆方向运动完成抓取工作。通过分析计算得出，机械手整体的重量为14.5kg，其中左右挡板的重量为9.65kgm，近似占整个机械手重量的2/3，要想减轻机械手的重量，首先要对左右挡板进行优化。当夹紧货物时，挡板受力最大，如图2所示。本文在受力最大的情况下以左挡板为侧进行静态分析并优化。

    图1 码垛机械手的整体结构

    图2 夹紧货物时的情况

    2 机械手挡板的 Simulation 静态分析

    2.1 码垛机械手左挡板Simulation模型的建立

    在SolidWorks界面下，点击工具>>插件，选取 Simulation插件，点击Simutation图标进入Simutation界面，点击文件打开挡板分析模型，如图3所示。单击主工具栏算例顾问，在其下拉菜单中选择新算例按钮，在名称中输入挡板分析，选择静态。点击工具栏应用材料图标，在弹出的材料属性管理器中选取高强度铝合金7050，为挡板添加材料。

    图3 挡板分析模型

2.2 为挡板添加约束及载荷

    2.2.1 为挡板添加约束

    在有限元静力学分析中，必须采用足够的约束来稳定模型。通过分析添加如图4所示约束。