[发明专利]抓手机构设计方法

说明书

本发明涉及一种抓手机构设计方法，包括：模型建立步骤，在动力学自动分析工具中，根据抓手机构中驱动杆与连杆之间的连接关系，生成对关节以参数形式表示的简化模型；仿真构建步骤，在动力学自动分析工具中，基于简化模型对驱动杆建立驱动动作，生成以驱动力矩为目标函数的中间文件；仿真分析步骤，将中间文件导入优化工具，优化工具以目标函数为目标变量进行仿真分析，获得目标变量最优时的关节参数。由于抓手结构的夹持力分析在优化工具中完成，从而避免需要制造出抓手结构的样品进行实际的测量分析，从而有利于提前预知抓手机构设计的抓取力度及获得抓取效果最佳的结构，有利于缩短抓手机构的开发周期及降低开发成本。

技术领域

本发明涉及机械自动化技术领域，特别是涉及一种抓手机构设计方法。

背景技术

机械自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按预定的程序或指令自动进行操作或控制的过程，而机械自动化就是机器或者装置通过机械方式来实现自动化控制的过程。

机器人末端抓手机构安装在机器人的末端法兰上，通过电驱动或气动方式实现简单的抓取动作，用来抓取物料，执行相关的动作任务。在同样的驱动力下，不同结构的抓手机构可能对工件产生不同的抓取力度，为确定抓手机构对工件的抓取力度，现有方案一般将抓手机构按设计图样制作出样品后，利用样品实际测量抓手机构在同样驱动力下对工件的抓取力度，导致在制作样品前无法预知抓手机构设计的抓取力度，导致抓手机构的开发周期长及开发成本高。

发明内容

基于此，有必要针对抓手机构的开发周期长机开发成本高的问题，提供一种抓手机构设计方法。

一种抓手机构设计方法，包括：

模型建立步骤，在动力学自动分析工具中，根据抓手机构中驱动杆与连杆之间的连接关系，生成对关节以参数形式表示的简化模型；

仿真构建步骤，基于所述简化模型对所述驱动杆建立驱动动作，生成以驱动力矩为目标函数的中间文件；

仿真分析步骤，将所述中间文件导入优化工具，所述优化工具以所述目标函数为目标变量进行仿真分析，获得所述目标变量最优时的关节参数。

上述抓手机构设计方法，由于抓手机构包括支撑体、转动连接支撑体的连杆及连接连杆的驱动杆；其中，连杆与支撑体之间的枢接轴心、两个连杆之间的枢接轴心及连杆与驱动杆之间的枢接轴心作为关节。在连杆的形状或动作状态发生变化时，关节的参数信息相应地发生变化。通过将连杆的连接状态以参数化的形式在动力学自动分析工具中生成简化模型，从而能简化对抓手机构的分析。在简化模型中确定好驱动动作及目标函数后，优化工具基于中间文件进行仿真分析，在仿真过程中，优化工具通过调整关节参数使目标函数最优化，从而能确定让驱动力矩最小时对应的关节参数，并将该关节参数作为连杆形状或布局设计时的依据。由于仿真分析过程中，确定了相同夹持力度下最小的驱动力矩，因而在相同的结构设计下，相同的驱动力矩能获得最大的夹持力，因抓手结构的夹持力分析在优化工具中完成，从而避免需要制造出抓手结构的样品进行实际的测量分析，从而有利于提前预知抓手机构设计的抓取力度及获得抓取效果最佳的结构，有利于缩短抓手机构的开发周期及降低开发成本。

在其中一个实施例中，所述模型建立步骤包括质量分布处理，根据所述驱动杆或所述连杆所预定使用的材质，利用等效密度法设定所述简化模型中所述驱动杆或所述连杆的质量分布；从而提高仿真的准确性。

在其中一个实施例中，所述模型建立步骤包括关节坐标化处理；在所述关节坐标化处理中，以坐标表示连杆关节的位置；用所述设计变量表示出连杆关节的坐标值；从而能利用设计变量的变动表达出关节位置的变化。

在其中一个实施例中，所述模型建立步骤还包括配合关系设定处理；在所述配合关系设定处理中，通过所述动力学自动分析工具选定所述驱动杆或所述连杆的配合形式；从而能在确定驱动杆或连杆的配合形式。

在其中一个实施例中，在所述仿真构建步骤中，包括如下处理：