履带机器人机械臂姿态优化

研究一类危险环境下搭载重型检测仪器及其保护壳等工作设备的履带式底盘结构侦查机器人的机械臂支撑性能。由于负载较重,地面随机激励、越障冲击振动可能给机械臂关节造成一定的损伤甚至失效,所以,需要对此类重型机械臂进行运动姿态仿真研究。针对路面随机激励对履带机器人搭载的机械臂的影响进行了理论分析,并用Recurdy软件建立了履带机器人模型。通过理论计算、仿真和实验,推导出了机器人搭载的机械臂运动时的最佳的姿态。本研究对履带式机器人研究设计和优化提供了重要的依据。     

TH4013SL型伸缩臂叉装车底盘结构设计与有限元分析

以TH4013SL型伸缩臂叉装车的底盘结构为研究对象,对其进行了详细的结构设计,分析计算了该结构承受的外力及载荷,并利用CosmosWorks对其进行有限元静态强度分析,得出底盘结构的应力分布情况和最小安全系数,验证了底盘结构设计的合理性,对伸缩臂叉装车的设计和优化具有重要的参考价值。     

履带机器人越障能力优化

为提高大负载双履带式机器人越障性能,研究了一种搭载重型机械臂的双履带式底盘结构侦查机器人。拥有机械臂的双履带式底盘结构机器人为提高越障能力,可以通过利用改变机械臂姿态来优化越障性能。通过理论计算和仿真分析,得出了不同姿态履带机器人越障过程中所需转矩,及越障后地面对负重轮的冲击力,得出了履带机器人最优的越障姿态。本研究对其他双履带式底盘结构机器人提高越障性能和优化越障效果提供了重要的依据。     

基于ANSYS的挖掘机械臂设计及有限元分析

用慧鱼创意组合模型对多功能履带式机器人的挖掘机械臂进行了结构设计,应用Pro/E软件建立了三维实体模型,利用AN-SYS软件进行有限元分析,得出了机械臂的应力位移分析图,并分析了应力集中对结构的影响及优化方法,为后续研究奠定了基础。     

基于计算机软件的摄影机器人底盘结构优化设计

应用SolidWorks三维机械设计软件中的静力学算例、设计算例和拓扑算例对摄影机器人的底盘结构进行优化设计。对原有的摄影机器人底盘结构进行三维建模和静力学应力分析,确认厚度尺寸偏大,导致底盘质量偏大。应用设计算例对摄影机器人底盘的厚度进行寻优,根据寻优结果重新设计底盘模型。对重新设计的摄影机器人底盘模型进行拓扑计算,得到材料分布结果,并根据材料分布对底盘结构进行优化。通过结构优化,有效减小了摄影机器人底盘的质量。     

含防扭结构的三自由度并联平台运动分析与仿真

以三自由度并联机器人为原型,设计了一种含防扭臂结构的并联运动平台,探索其在汽车模拟驾驶器上的应用。运用Inventor软件建立并联运动平台虚拟样机,使用ADAMS软件对平台进行运动分析和仿真,完成了平台在复合运动下的运动学正、逆解分析和动力学分析,得出平台的运动特性,对比分析了防扭臂结构对平台动力学性能的影响,为平台结构设计和运动控制提供了实用依据。物理样机试验表明,该并联平台能够准确模拟汽车驾驶过程和运动状态,成本低廉,响应速度快,运动精度较高,有较大的应用价值。     

轨道式多臂铸件清理机器人结构设计与分析

针对现有铸件清理技术的不足,为解决人工清理铸件和串联机器人固定工位搬运存在的负载小、柔性度不足和工作效率低等问题,基于机构拓扑结构理论设计一种混联且多臂执行部为变胞结构的铸件清理机器人。介绍了铸件清理机器人的总体设计方案和工作原理,完成并联工作臂的设计和自由度计算;并运用ANSYS Workbench软件对铸件清理机器人抓取铸件的过程进行静力学仿真,并对结果进行优化,使得铸件清理机器人的结构设计可靠合理。所设计的铸件清理机器人能够满足铸件清理要求,提高了铸件清理的效率。     

脐橙采摘机械臂的设计与分析

针对脐橙树的生长环境与脐橙特点,设计了一种无耦合的串并混联结构的脐橙采摘机械臂,首先,在串联结构部分建立了D-H坐标系,完成了对应结构的正、逆解计算;然后,基于求解结果,运用蒙特卡洛算法,利用MATLAB软件得到了其工作空间,并且分析了结构参数对工作空间的影响,得到了优化的结构参数尺寸;最后,借助MTALAB中的机器人工具箱,进行运动分析。机械臂示教运动仿真验证了串联结构正、逆解;运动输出曲线表明了机械臂采摘运动过程平稳;对比机械臂串联结构参数优化前后的工作空间,参数优化后机械臂具有更优的运动空间,运动分析结果表明:所设计的串并混联结构能够实现脐橙采摘的要求。     

迎宾机器人的底盘结构设计

根据迎宾机器人的作业特点,对迎宾机器人的底盘进行了结构设计。在结构设计方面,运用了模块化的思想,同时还设计了带减震悬挂装置的驱动轮,提高了机器人运动的稳定性和爬坡性能。另外在底盘上还加了红外测地传感器,达到避障的效果。     

SCARA机器人大臂结构模态分析与拓扑优化

选择顺应性装配机器手臂(SCARA)在水平面内运动速度快、重复定位精度高。为优化SCARA机器人大臂机械结构性能,减轻大臂重量,采用了模态分析与拓扑优化相结合的方法。首先建立SCARA机器人大臂三维模型,导入到有限元分析软件ANSYS Workbench中作静力学分析和模态分析,得到前6阶固有频率和振型结果;然后,利用拓扑优化方法为大臂去除材料的优化方向提出建议,重新设计大臂的优化结构并计算优化结构的模态参数;最后,对比优化前后模态参数结果,证明优化后的结构在减轻大臂重量的同时提高了大臂的机械性能。     

水泥装车机器人结构设计与分析

针对袋装水泥在人工装载过程中,装车效率低、劳动强度大、环境恶劣等问题,研发一种高效、环保的水泥装车机器人,并设计结构紧凑的机械臂。首先对机器人各部分的功能、结构和具体的几何尺寸进行详细的分析说明,其次在机械结构设计的基础上,利用D-H参数法对机械臂建立运动学模型,得到其运动学正逆解形式并初步验证。最后,利用Solidworks软件建立机械臂三维实体模型并导入ADAMS环境下进行运动仿真,验证结构设计的合理性和可行性,为样机的制造提供依据。     

基于数值模拟技术的SCARA机器人本体设计与优化

SCARA机器人被广泛应用于制造业,要求其重量轻、精度高、刚度大、动作迅速。利用数值模拟技术对SCARA机器人进行结构和电机参数优化设计。首先利用仿真分析软件Radioss分析SCARA机器人极限载荷下的静刚度;然后利用Optistruct软件对SCARA机器人进行结构轻量化设计,根据优化结果调整SCARA机器人第一臂结构;最后利用Adams软件对优化后的SCARA机器人进行虚拟样机仿真,获得其最优的电机和减速机参数,为SCARA机器人电机选型提供依据。     

采用虚拟样机技术的四足机器人仿真研究

针对机器人抬腿和落腿时刻足端与地面冲击力过大的特点,建立了四足机器人的虚拟样机并进行仿真分析,对机器人的结构进行优化.通过对四足哺乳动物的结构分析,确定了四足机器人的结构框架;利用ADAMS软件建立四足机器人的仿真模型,并在仿真模型的基础上,分析机器人的运动特性,针对薄弱环节进行改进和验证,最终获得最优的结构设计方案.     

基于ADAMS的新型三臂轮式巡检机器人运动学仿真

为探究新型三臂轮式巡检机器人机构设计是否合理,采用ADAMS仿真软件对机器人跨越并避让带有转折线的悬垂线夹这种典型任务进行仿真,模拟机器人实际运动状态。简化了机器人模型,采用STEP函数对其进行运动规划。仿真结果表明机器人能平稳的跨越悬垂线夹,证实了巡检机器人结构设计和运动规划的合理性和正确性。     

铸件切割打磨机器人工作臂关键部件有限元分析

为保证铸件切割打磨机器人工作臂关键部件强度和零件材料选择的合理性,运用ANSYS Workbench软件对铸件切割打磨机器人工作臂关键部件进行静力学分析,有限元分析结果表明:砂轮切削打磨装置进行曲面切削打磨,承受左三向力极限载荷时,最大位移变形量为0.29332mm,发生在打磨头;最大等效应力为85.45MPa,发生在打磨头与打磨头固定位置左上侧,即结构强度和刚度满足砂轮切削打磨装置工作要求,为铸件切割打磨机器人结构设计和强度校核提供了参考。     

一种超市搬运机器人结构设计及底盘静力学分析

针对超市货品整理搬运效率低的问题,基于Inventor设计了一款智能化的超市货品搬运机器人。完成了机器人的整体结构设计,分析了执行机构和底盘的结构组成及工作原理,并针对底盘关键部件进行了静力学分析,分别研究了车轮轴、车轮支架、车轮轮毂及底盘的变形、应力及应变情况,可为解决超市货品整理工作的相关搬运机器人的设计提供参考。     

面向操作可靠性提升的复合工业机器人运动规划

复合工业机器人的应用能够有效提升智能制造车间生产效率。而在其运动规划问题中,基于移动平台调整的机械臂初始站姿直接决定了目标任务是否能够可靠执行。为解决以上问题,提出一种考虑机械臂初始站姿的运动规划优化方法。基于前期基础,采用旋量描述和切片表征方法分别解决了复合工业机器人运动学建模和最小避障距离建模问题,为进行轨迹优化提供了模型基础;建立了最小化耗能当量和运动时间的运动规划优化模型,通过考虑初始站姿影响设计了包括移动运动参数、冗余关节角度和机械臂运动参数在内的混合优化变量集,同时考虑运动学约束和避障约束条件保证机械臂运动平稳性和安全性;结果表明,基于规划优化的复合工业机器人具有较高的操作可靠性。     

六轴焊接机器人静态分析与优化

为了研究六轴焊接机器人的静态特征与其结构设计的优化,应用SoildWorks软件简化模型,运用ADAMS对六轴焊接机器人进行运动仿真,得到了电机与减速器的转矩、转速等数据。本文将仿真数据与试验数据相比较,校核电机与减速器。通过数据分析表明,第6轴电机和减速器有较大的工作裕度,可以根据需求重新选型。之后基于ANSYS Workbench软件对机器人主要零件做有限元分析,最终给出优化方案,为机器人结构设计提供重要的参考依据。     

线性直角运动机器人结构分析及优化

针对车间多工位间的物品输送,提出了线性直角运动机器人方案。该机器人通过上、下2套底盘交错运动实现横向和纵向行驶,为现代无人工厂提供了一种高效的输送方案。通过在横向和纵向2种运动状态下对底盘的受力分析和有限元计算,预测上底盘受力和变形情况,优化了机器人结构。通过制作实验样机,建立实验模拟场地,在不同速度和承载力下进行了3次运行测试,得出了承载能力、运行速度和定位精度的关系,验证了机器人结构优化的合理性,论证了该机器人技术方案的可行性。     

考虑静动力学性能的钢质壁面作业机器人小臂结构拓扑优化

钢质壁面作业机器人主要在垂直或倾斜的高空环境下进行清洁、探伤、焊接、除锈等作业，具有较高的轻量化和稳定性要求。机器人机械手小臂是连接大臂和执行末端的重要部件，具有外形尺寸大、板材厚度小和质量占比高的特点，整体受力大且长期处于振动状态，对结构的强度、刚度和振动等结构特性有较高要求。为对钢质壁面作业机器人机械手的小臂结构进行减重及提升结构特性，基于变密度法的优化算法，利用ANSYS Workbench有限元软件实现小臂结构的拓扑优化，进行轻量化设计。分析不同优化方案，得到同时考虑结构静、动力学性能的双目标能有效优化小臂结构。小臂结构优化设计后的质量下降了6.84%，等效应力降低了40.70%，总变形缩小14.43%,1阶固定频率增幅1.73%，达到轻量化降重效果，结构特性同时得以明显改善。研究结果有助于避免结构设计的盲目性，为下一步机器人整体结构的设计与优化提供思路，可为同类产品结构设计提供参考。