[發(fā)明專利]抓手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011635746.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112659186A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊一鳴;鐘緒海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳墨影科技有限公司
• 主分類號(hào): B25J19/00
• 分類號(hào): B25J19/00;G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 段志

本發(fā)明涉及一種抓手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，包括：模型建立步驟，在動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析工具中，根據(jù)抓手機(jī)構(gòu)中驅(qū)動(dòng)桿與連桿之間的連接關(guān)系，生成對(duì)關(guān)節(jié)以參數(shù)形式表示的簡(jiǎn)化模型；仿真構(gòu)建步驟，在動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析工具中，基于簡(jiǎn)化模型對(duì)驅(qū)動(dòng)桿建立驅(qū)動(dòng)動(dòng)作，生成以驅(qū)動(dòng)力矩為目標(biāo)函數(shù)的中間文件；仿真分析步驟，將中間文件導(dǎo)入優(yōu)化工具，優(yōu)化工具以目標(biāo)函數(shù)為目標(biāo)變量進(jìn)行仿真分析，獲得目標(biāo)變量最優(yōu)時(shí)的關(guān)節(jié)參數(shù)。由于抓手結(jié)構(gòu)的夾持力分析在優(yōu)化工具中完成，從而避免需要制造出抓手結(jié)構(gòu)的樣品進(jìn)行實(shí)際的測(cè)量分析，從而有利于提前預(yù)知抓手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的抓取力度及獲得抓取效果最佳的結(jié)構(gòu)，有利于縮短抓手機(jī)構(gòu)的開(kāi)發(fā)周期及降低開(kāi)發(fā)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種抓手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

機(jī)械自動(dòng)化是指機(jī)器或裝置在無(wú)人干預(yù)的情況下按預(yù)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行操作或控制的過(guò)程，而機(jī)械自動(dòng)化就是機(jī)器或者裝置通過(guò)機(jī)械方式來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的過(guò)程。

機(jī)器人末端抓手機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)器人的末端法蘭上，通過(guò)電驅(qū)動(dòng)或氣動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的抓取動(dòng)作，用來(lái)抓取物料，執(zhí)行相關(guān)的動(dòng)作任務(wù)。在同樣的驅(qū)動(dòng)力下，不同結(jié)構(gòu)的抓手機(jī)構(gòu)可能對(duì)工件產(chǎn)生不同的抓取力度，為確定抓手機(jī)構(gòu)對(duì)工件的抓取力度，現(xiàn)有方案一般將抓手機(jī)構(gòu)按設(shè)計(jì)圖樣制作出樣品后，利用樣品實(shí)際測(cè)量抓手機(jī)構(gòu)在同樣驅(qū)動(dòng)力下對(duì)工件的抓取力度，導(dǎo)致在制作樣品前無(wú)法預(yù)知抓手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的抓取力度，導(dǎo)致抓手機(jī)構(gòu)的開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)及開(kāi)發(fā)成本高。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)抓手機(jī)構(gòu)的開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)機(jī)開(kāi)發(fā)成本高的問(wèn)題，提供一種抓手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。

一種抓手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，包括：

模型建立步驟，在動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析工具中，根據(jù)抓手機(jī)構(gòu)中驅(qū)動(dòng)桿與連桿之間的連接關(guān)系，生成對(duì)關(guān)節(jié)以參數(shù)形式表示的簡(jiǎn)化模型；

仿真構(gòu)建步驟，基于所述簡(jiǎn)化模型對(duì)所述驅(qū)動(dòng)桿建立驅(qū)動(dòng)動(dòng)作，生成以驅(qū)動(dòng)力矩為目標(biāo)函數(shù)的中間文件；

仿真分析步驟，將所述中間文件導(dǎo)入優(yōu)化工具，所述優(yōu)化工具以所述目標(biāo)函數(shù)為目標(biāo)變量進(jìn)行仿真分析，獲得所述目標(biāo)變量最優(yōu)時(shí)的關(guān)節(jié)參數(shù)。

上述抓手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，由于抓手機(jī)構(gòu)包括支撐體、轉(zhuǎn)動(dòng)連接支撐體的連桿及連接連桿的驅(qū)動(dòng)桿；其中，連桿與支撐體之間的樞接軸心、兩個(gè)連桿之間的樞接軸心及連桿與驅(qū)動(dòng)桿之間的樞接軸心作為關(guān)節(jié)。在連桿的形狀或動(dòng)作狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，關(guān)節(jié)的參數(shù)信息相應(yīng)地發(fā)生變化。通過(guò)將連桿的連接狀態(tài)以參數(shù)化的形式在動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析工具中生成簡(jiǎn)化模型，從而能簡(jiǎn)化對(duì)抓手機(jī)構(gòu)的分析。在簡(jiǎn)化模型中確定好驅(qū)動(dòng)動(dòng)作及目標(biāo)函數(shù)后，優(yōu)化工具基于中間文件進(jìn)行仿真分析，在仿真過(guò)程中，優(yōu)化工具通過(guò)調(diào)整關(guān)節(jié)參數(shù)使目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)化，從而能確定讓驅(qū)動(dòng)力矩最小時(shí)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)參數(shù)，并將該關(guān)節(jié)參數(shù)作為連桿形狀或布局設(shè)計(jì)時(shí)的依據(jù)。由于仿真分析過(guò)程中，確定了相同夾持力度下最小的驅(qū)動(dòng)力矩，因而在相同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下，相同的驅(qū)動(dòng)力矩能獲得最大的夾持力，因抓手結(jié)構(gòu)的夾持力分析在優(yōu)化工具中完成，從而避免需要制造出抓手結(jié)構(gòu)的樣品進(jìn)行實(shí)際的測(cè)量分析，從而有利于提前預(yù)知抓手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的抓取力度及獲得抓取效果最佳的結(jié)構(gòu)，有利于縮短抓手機(jī)構(gòu)的開(kāi)發(fā)周期及降低開(kāi)發(fā)成本。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述模型建立步驟包括質(zhì)量分布處理，根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)桿或所述連桿所預(yù)定使用的材質(zhì)，利用等效密度法設(shè)定所述簡(jiǎn)化模型中所述驅(qū)動(dòng)桿或所述連桿的質(zhì)量分布；從而提高仿真的準(zhǔn)確性。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述模型建立步驟包括關(guān)節(jié)坐標(biāo)化處理；在所述關(guān)節(jié)坐標(biāo)化處理中，以坐標(biāo)表示連桿關(guān)節(jié)的位置；用所述設(shè)計(jì)變量表示出連桿關(guān)節(jié)的坐標(biāo)值；從而能利用設(shè)計(jì)變量的變動(dòng)表達(dá)出關(guān)節(jié)位置的變化。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述模型建立步驟還包括配合關(guān)系設(shè)定處理；在所述配合關(guān)系設(shè)定處理中，通過(guò)所述動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析工具選定所述驅(qū)動(dòng)桿或所述連桿的配合形式；從而能在確定驅(qū)動(dòng)桿或連桿的配合形式。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述仿真構(gòu)建步驟中，包括如下處理：