新疆昌吉職業(yè)技術學院機械分院　納斯哈提·尼合買提吾拉　高鐸文　王明杰　郝麟　娜孜依努爾

淺談搬運機械手仿真設計

新疆昌吉職業(yè)技術學院機械分院納斯哈提·尼合買提吾拉高鐸文王明杰郝麟娜孜依努爾

根據(jù)坐標的不同，搬運機械手可以分為多種，常見的有直角坐標型搬運機械手和圓柱坐標型搬運機械手。作為一項自動化的設備，搬運機械手在工程中的應用，有利于實現(xiàn)搬運、焊接以及裝配等工作的完成，實現(xiàn)整個企業(yè)生產流程的自動化。

搬運機械手；仿真設計；焊接

在現(xiàn)代工業(yè)中，搬運機械手已經得到了廣泛的應用，能從事如裝卸、搬運以及裝配等繁重的工作。在美國的一些工廠中，搬運機械手的應用范圍可高達七成以上，其動作的靈活性，能夠適用于各種中小產品。具體來說，搬運機械手可以應用在諸如熱加工、冷加工以及拆修裝等領域。正是由于搬運機械手的這些優(yōu)勢，才使其在短短的幾年時間內，進入并占領我國市場。因此，我們應當對搬運機械手予以深入的了解，為搬運機械手在我國工業(yè)生產領域的應用奠定基礎［1］。

1　機械手的產生背景及發(fā)展情況

機械手作為一種自動化裝置，其能夠實現(xiàn)對物體的抓取以及移動，可以說是一種新型裝置。近年來，隨著電子技術水平的不斷提高，機器人已經逐步應用到生產領域，幫助人們完成了一些難度比較高以及枯燥的工作，極大地降低了勞動強度，進一步提高了生產效率，促進了人類社會的發(fā)展。在剛開始的一段時間里，機械手的結構形式還比較簡單，能夠廣泛應用在一些專業(yè)性較強的領域，主要協(xié)助人類完成一些簡單的工作［2］。而隨著工業(yè)技術水平的不斷提高，機械手則可以獨立依照特定程序進行工作，這一時期的機械手的工作范圍得到了極大的拓展，它可以獨立完成一些簡單的、重復性較強的工作。隨著工業(yè)技術水平的不斷提高，通用機械手誕生，這種機械手能夠迅速適應改變了的工作程序，并逐步應用在小批量的生產活動中［3］。

2　搬運機械手的應用作用

（1）極大地提高了生產自動化程度。搬運機械手的產生以及應用進一步提高了材料以及建筑物的搬運自動化程度，提高了勞動生產效率，有效降低了生產成本，促進了工業(yè)生產的機械化，為我國工業(yè)的發(fā)展提供了基礎和保障。

（2）有效地改善了勞動條件。眾所周知，在生產過程中，難免會遇到危及人身安全的工作，例如高溫、高壓工作環(huán)境等。而搬運機械手的產生，逐步代替人們從事這些工作，保障了人們在生產過程中的安全性，減輕了生產者的工作壓力，避免了人身事故的發(fā)生［4］。

（3）實現(xiàn)節(jié)奏性生產。搬運機械手在生產過程中的應用，直接減少了人力的投入，不僅如此，由于其能夠實現(xiàn)長期不間斷的工作，使得人們從繁重的勞動中解脫出來，極大地減少了人力，保障生產的節(jié)奏，實現(xiàn)生產的不間斷性。

3　搬運機械手仿真設計

（1）小臂結構的仿真設計。為了滿足日益提高的生產效率，在涉及搬運機械手小臂的時候應當將其旋轉過程的時間進行有效的控制，通常情況下，將旋轉時間控制在兩秒。想要在一兩秒之內實現(xiàn)小臂的90度旋轉，我們可以通過控制調節(jié)節(jié)流閥橫截面的方式實現(xiàn)，與此同時，搬運機械手在旋轉過程中會產生氣缸力矩，并逐步縮小小臂的加速度數(shù)值。設計搬運機械手小壁結構的時候不僅要將對沖擊力的校核表現(xiàn)出來，還要將搬運機械手的小臂變形與強度進行校核，避免小臂發(fā)生變形，從而保證機械手的正常工作。

（2）連接臂結構的仿真設計。在設計連接臂的時候，需要對搬運機械手進行ansys分析，以了解設計變量初始化等程序。具體來說，主要包括以下幾個方面：首先，設計變量初始化。在分析處理器之前，設計者應當對處理器的設計變量進行深入分析，完成設計變量的初始值輸入［5］。其次，定義問題。制定出有限元模型，這里的有限元模型必須是根據(jù)制定標準設定的最為優(yōu)秀的有限元模型。再次是執(zhí)行初始結構所處狀態(tài)的全方位分析，這里的分析包括應力和應變的分析。最后是力以及變形量的分析等。

（3）支撐架結構的仿真設計。支撐架的設計主要是通過全面、科學的分析支撐架結構來實現(xiàn)的瞬間動力學分析，從而得出支撐架結構的震動幅度以及速度。在設計支撐架結構的時候，首先要做到的就是利用ansys這一軟件，完成相應的模型設計，為具體設計搜集參數(shù)。這種做法能夠有效保障具體設計的順利進行，并在此基礎上解決設計過程中遇到的問題。通過利用該軟件進行分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，u殼材料是Q235時，機械手的彈性木梁和泊松比都能夠得出具體的數(shù)值，這就為今后分析支撐架的瞬態(tài)動力學提供了保障，并在此基礎上獲得相應的震動幅度。

4　結語

搬運機械手的優(yōu)勢使其適用范圍不斷擴大，因此，筆者認為我們必須深入了解搬運機械手仿真設計原理，并在此基礎上，實現(xiàn)搬運機械手在工業(yè)生產領域的廣泛應用，為我國工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎。當然，搬運機械手的仿真設計原理也并非一成不變的，它需要相關科研人員不斷創(chuàng)新，實現(xiàn)搬運機械手功能的進一步擴大化。

［1］王建軍.搬運機械手仿真設計和制作［J］.機械設計與制造，2012，09：146-148.

［2］沈小強.一種五自由度教學搬運機械手的研制［D］.蘇州大學，2010.

［3］李昶利.全鋼子午線輪胎碼垛搬運機械手的研究［D］.青島科技大學，2014.

［4］趙錦榮.拉伸機專用上下料機械手的設計與控制系統(tǒng)研究［D］.蘇州大學，2012.

［5］王建軍，袁幫誼.基于虛擬樣機技術的搬運機械手仿真設計與研制［J］.機械工程與自動化，2010，02：80-81.