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针对焊接机器人结构的有限元分析

时间：2017-11-08 来源：机器人在线阅读：7490

3针对焊接机器人结构的有限元分析

有限元法第一次应用于1956年，人们将其用于飞机结构的静态与动态特性分析之中，这是关于力学分析的一种新的尝试，当时的人们还没有确切的描述这一方法的具体名称，四年之后，一位名为Clough的学者对这样种分析方法进行整理并首次提出了“有限单元法”这一名称。有限元法实际上就是数值计算的一种方法，随着科学技术的不断进步与全球计算机软件技术的蓬勃发展，大批量的有限元分析软件犹如雨后的春笋一般层出不穷。正是这些有限元分析软件的出现，使得市场竞争更加激烈起来，这样就促使各个生产有限元软件的公司不得不在其功能上进行完善，因此应用有限元软件对工业机器人的结构进行分析的方法一时之间被广泛的使用起来。有限元法也就是在这样激烈的竞争环境下不断开拓其应用的范围，现在有限元法已经开始逐渐的应用到了电磁场、流体力学等各种领域当中

在焊接机器人的研究过程中，我们知道它的结构会对整体的工作性能产生巨大的影响，怎样预估焊接机器人的工作性能，了解设计中可能潜在出现的问题是非常必要的，因此应用有限元方法对焊接机器人的机械结构进行有限元分析，就可以在零件制造之前预先发现问题并及时进行改进设计，从而提高了产品的可靠程度，也相应的提高了产品的设计制造效率

目前国内学者对工业机器人结构进行有限元分析的一些实例如下

(1) 1990年范子杰、卢秉但、顾崇街三人对机器人进行柔性动力学分析，利用有限元分析的方法与弹性力学中虚功的理论建立了机器人柔性手臂的有限元动力学模型，并对其进行动应力计算

(2) 1999年河北工业大学的高宝霞、马玉英、张明路、彭商贤等人，利用有限元分析的方法对机器人的手臂进行力学的分析，并确定了其单元的刚度矩阵，从而顺利的求解出节点的位移。通过一系列的分析与研究可得:有限元分析方法是具有较高的实用功能的，这样分析方法能够为工业机器人整体与局部结构的优化设计提供了有力的分析依据

(3) 2005年哈尔滨工业大学机器人研究所的楚中毅、曲东升运用等效有限元分析方法对机器人结构建模并进行相应的动力学分析，在动力学方程与等效力系理论的基础上推导出了机器人结构的动力学微分方程。通过试验验证了该方法的正确性，从而对复杂机器人机构的动力学分析提供了一种新的分析方法

(4)2008年丛明等人应用有限元分析软件ANSYS对析架机械手进行结构分析并建立了参数化的有限元分析模型，分别对其整机进行了静力分析、模态分析和频响应特性分析。提取获得了整机的前6阶固有频率、相应振型，指出了析架机械手结构设计相对薄弱的部分。通过有限元分析的结果表明，ANSYS软件能够比较精确地对机械手的动力特性进行分析，有限元分析方法为改进结构的设计提供条件

(5)2011年来自贵阳铝镁设计研究院的易刚对堆垛机器人的底座进行了安全性能分析。通过对其运行过程中的机器人底座进行有限元分析，得到机器人底座在不同工况下的最大应力载荷谱，从而验证其底座的安全性