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通過模仿人手功能的技術(shù)裝置稱為機械手。機械手模仿著人手的關(guān)節(jié)動作，按預(yù)定設(shè)計程序、行動和期望達到自動抓放、挪動操作的自動機械裝置。用于工業(yè)生產(chǎn)中的機械手稱為工業(yè)機械手。機器人技術(shù)是集運動學(xué)，動力學(xué)理論、機械設(shè)計與制造技術(shù)、計算機硬件與軟件技術(shù)、控制理論、電液伺服隨動技術(shù)、傳感器技術(shù)、人工智能理論等科學(xué)及技術(shù)領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。
機械手是工業(yè)流水生產(chǎn)線中應(yīng)用廣泛的設(shè)備，可進行拾取、分流、包裝等工作，在軍用，民用等工業(yè)領(lǐng)域起著重要的作用。作為現(xiàn)代化工廠常用的工作機構(gòu)，機械手極大地決定了流水線能否正常工作、高效運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件，機械手設(shè)計，優(yōu)化的水平會直接影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。夾取機械手是其中應(yīng)用較為廣泛的一類，在產(chǎn)品的設(shè)計階段對機械手進行運動仿真，運動合理與否、工作機構(gòu)各構(gòu)件之間是否發(fā)生干涉可以直觀地檢測出來并及時修正。因此，機械手的優(yōu)化設(shè)計及運動仿真具有重要的意義。基于對機械手優(yōu)化設(shè)計及運動仿真的有限元分析研究，通過對機械手優(yōu)化設(shè)計所需要的合理性進行了簡單設(shè)計并修正。
CATIA是由法國達索公司研發(fā)的一款功能強大并廣泛應(yīng)用于三維實體建模、裝配、有限元分析軟件。與同類軟件相比，CATIA的操作界面更加簡潔明了，容易上手。并且具有強大的三維復(fù)雜曲面造型功能，能進行混合建模技術(shù)，使以往繁瑣的建模過程更加靈活和高效。
三維建模是虛擬分析的基礎(chǔ)，模型的精細程度及尺寸關(guān)系直接影響后續(xù)工作。對機械手進行三維建模，其包括支撐臂俯仰臂、旋轉(zhuǎn)臂兩個夾手。如圖1所示，底座起固定作用，支撐臂，轉(zhuǎn)軸可360度旋轉(zhuǎn)，俯仰臂及夾手旋轉(zhuǎn)度數(shù)待分析。利用約束關(guān)系對其進行三維裝配，將底座固定添加運動副關(guān)系，利用鉸接運動副將其余零件組裝起來，對可運動點添加角度驅(qū)動。如圖1所示。
CATIA的運動分析模塊中蘊涵了空間解析幾何的數(shù)學(xué)原理，通過建立幾何模型、定義運動學(xué)模型，采用運動仿真、運動軌跡、參數(shù)曲線等一些直觀輸出形式，就可以初步分析機構(gòu)的運動特性，得出量化的結(jié)果。運動命令對機構(gòu)進行初始仿真觀察，理解各個單元運動目的。然后對其運動添加約束：利用規(guī)則與公式關(guān)系，使得兩個夾手的角度相等：機械手\命令\命令\角度=機械手\命令\命令\角度在知識專家模塊中，利用ROLL工具，進行簡單編程：進入運動仿真工作臺，用規(guī)則進行仿真，改變仿真步驟、時間參數(shù)，可以看到整體仿真效果。圖示中設(shè)置步驟數(shù)為80，運行步驟如果過快，將無法看到具體效果。程序中各時間是實際測試修改最后的結(jié)果。如圖所示。
對于復(fù)雜運動機構(gòu)，可以通過機械裝置的分析，明確各實體的命令及運動副關(guān)系，被選中對象在三維圖中高亮顯示。如圖所示，該機械手含有5個驅(qū)動命令，5個運動副。
法則曲清晰地查詢到各對象隨時間的運動變化。如圖所示。
為了觀察關(guān)鍵點的運動特性，激活傳感器與檢測運動參數(shù)，圖中檢測3點的加速度，如圖設(shè)置。得到如圖的加速度曲線圖。
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