[发明专利]一种换刀机械手指抓取机构累计变形可靠性评估方法

说明书

本发明公开了一种换刀机械手指爪取机构累计变形可靠性评估方法，针对盾构机换刀机械手可靠性评估，根据其四爪握紧机构的失效模式，客观体现有关参数的随机性，建立了机械手指爪的累计变形失效概率准则，提出了可靠性评估方法。同时，创造性地应用全概率法则建立可靠性模型，真实反映了负载(刀具重量)的不确定性对换刀机械手可靠性的影响。该可靠性评估方法依据的是一个多元(多变量，即刚度、负载和工作次数)可靠性模型，全面、完整、分层次地反映了负载的不确定性、结构刚度及变形的不确定性及换刀次数对盾构机换刀机械手可靠性的影响。

技术领域

本发明涉及机械手评估技术领域，尤其涉及一种换刀机械手指抓取机构累计变形可靠性评估方法。

背景技术

机器人手爪是用来握持工件或工具的部件，是重要的执行机构之一。根据机器人所握持的工件形状不同，手爪可分为多种类型，主要可分为三类：一种是机械手爪，又称为机械夹钳；另一种是磁吸盘、焊枪等的特殊手爪；还有一种是通用手爪。大部分的机器人手爪都是四指结构，机器人手爪在进行工作时，需要由足够的强度和刚度。为了保证抓取牢靠，保证刀具在移动过程中不脱落，为了保证抓取牢靠，保证刀具在移动过程中不脱落，设计准则是其四个指爪的刚度都不低于给定值。但是机器人手爪经过使用一段时间后，手指因为变形导致抓取力度不足，影响整体的抓取过程，所以需要一种方法能够对变形进行一种检测和评估，为机器人手爪的工作安全性起到保障。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种换刀机械手指抓取机构累计变形可靠性评估方法。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

一种换刀机械手指抓取机构累计变形可靠性评估方法，包括：

获取指爪有效刚度和刀具的重量，所述有效刚度为所有指爪刚度之和；

通过正态分布描述对有效刚度进行描述，获得有效刚度的概率密度函数；

通过正态分布描述刀具重量，获得刀具重量的概率密度函数；

根据有效刚度的概率密度函数和概率密度函数，建立可靠度模型；其中，换刀机械手指抓取机构的累计变形与刀具重量成正比，与有效刚度成反比；

通过可靠度模型对换刀机械手指抓取机构进行评估。

所述有效刚度为：

式中，Xi(i＝1,2,…,4)为第i个指爪的刚度(随机变量)，X为四个指爪的刚度之和。

所述通过正态分布描述对有效刚度进行描述，获得有效刚度的概率密度函数为；

式中，x服从正态分布X～N(nμ_f，(nσ_f)²)，Xf为一个指爪的刚度，n为指数，σF-有效刚度的标准差，μF-有效刚度的均值；

所述通过正态分布描述刀具重量，获得刀具重量的概率密度函数为；

式中，W～N(μ_w，σ_w²)，σw-刀具重量的标准差，μw–刀具重量的均值。

所述可靠度模型为：

累计变形参量定义为Y＝W/X，则指爪机构系统的可靠度模型为

式中，Dx为指爪机构允许变形参量的上限值，n为换刀次数。

与现有技术比较，本发明的有益效果为：