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码垛机器人关键零件静力学分析和瞬态动力学分析

时间：2017-12-05 来源：机器人在线阅读：8624

码垛机器人关键零件静力学分析和瞬态动力学分析

对码垛机器人关键零件进行有限元分析的主要目的在于让机器人在收到外在载荷作用下零件的强度以及刚度是否符合要求。使用有限元的方法对机器人的刚度及其强度的分析时，需要将模型进行合理的简化，然后适当的添加相应的约束，最后能够得到比较好的效果。同时，施加外在载荷就可以实现对应力以及应变情况进行合理的分析。本文主要堆机器人的大臂、小臂进行有限元分析。

有限元分析基础

结构分析的有限元方法介绍

结构分析的有限元方法是由一批学术界和工业界的研究者在二十世纪五十年代到二十世纪六十年代创立的，其理论知识己经有将近100年的历史。有限元分析法(FEA是通过引入有限元概念来研究静态抑或是动态对象。在具体应用过程中，单个对象(物体或系统)将会被划分为很多个简单的单元，这些单元具有一定独立性，并且是互相连接的。在该方法中单元数目是可数的，由此也被叫做有限元。从实际物理模型角度出发获得的平衡表达式将会适用于单元的所有构成点，并且能够获得一个整体方程组，它可通过线性代数所含方法进行计算。

FEA发展到现在己被应用于众多行业中，目前该方面产业价值每年高到数百亿人民币。FEA能够处理非常复杂的应力问题，并且获得对应的数值解。但是无论FEA具有多么强大的功能，在你使用该类方法时，需要明确数值解存在的不足之处:计算结果并不能有效反应材料特性、外形特征等对象所包含的关键参数是怎样改变应力的。此外若参数设置出现问题，便会对结果造成重大影响，而这些问题研究人员是不容易察觉的。由此可见理论模型构建过程将会锻炼研究人员对结果正确程度的识别能力，并且明确分析目标。在使用FEA进行分析时，研究人员需要从目标角度出发制定分析策略，并通过尽量多的封闭解与实验来辅助仿真过程，并完善计算结果。有限元相关算法与程序并不复杂，可是对于普通用户来说自己编写计算程序是不切实际的，用户可直接购买一些集成有限元功能的通用软件。但是对于有特殊需求的用户来说，便需要基于FEA思想在现有软件基础上开发出适用于特定情况的计算程序。现行的众多有限元软件基本上均采用Fortran语言实现的，此外例如felt等更新程序还会使用到C语言等。

在具体应用过程中，FEA一般包含有2个重要步骤:其一预处理环节，研究人员需要构建待分析对象的模型，在模型内部，分析对象几何特征会被划分为多个独立的子单元。不同单元间通过“结点”关联起来，并形成对象整体。上述结点中，部分对应有固定位移，其别的则施加有固定载荷。模型创建环节通常需要非常大的工作量，因此市场上各种分析软件都在尽力提供友好全面的预处理界面，从而辅助研究人员尽快处理完该项任务。部分FEA软件预处理模块可同零部件设计与绘制软件结合起来，由此可直接在后者中实现网格划分，从而减少预处理时间。其二分析环节，将预处理环节创建好的模型导入到分析模块，并构成方程组，可通过线性或非线性方法计算从而获得数值解。