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。     

SCARA机械臂的仿真振动分析及振动测试

以SCARA机械臂为研究对象,通过建立SCARA机械臂的三维模型,利用ANSYS软件和ADAMS软件对其进行模态分析和动力学分析,得到机械臂的振动特性以及振动最薄弱的部位;再通过实验进一步验证了仿真结果的有效性,SCARA机械臂底座在振动中的变形最大,加速度幅值变化最大;最后针对振动最薄弱部位提出振动被动控制方案,对底座截面尺寸进行优化,使其变形和振幅得到一定改善。该研究为设计更高精度SCARA机械臂和多变工况下SCARA机械臂的动力学设计、减振延寿和性能改进等问题提供更有效的理论与技术支持。     

基于拓扑优化的工业机器人结构设计

结合串联型工业机器人的结构特征,针对其薄弱零部件采用多目标的拓扑优化方法进行优化设计,从而获得最优设计方案。首先通过对大臂进行拓扑优化来提高其结构的刚度、固有频率并达到轻量化的目标;其次依据拓扑优化结果并综合考虑其制造工艺等要求,对大臂的结构进行优化设计;最后对大臂最终设计模型进行结构分析和模态分析,结果表明:静态刚度和动态性能均有较大的提高且轻量化效果明显。     

SCARA机器人大臂静态力学性能研究

针对SCARA机器人大臂,利用ANSYS Workbench软件建立有限元分析模型,并在此基础上进行结构静力分析,研究其应力、应变分布状况,分析其强度和刚度等力学性能,并通过实验测试验证,验证了仿真结果的准确性,为SCARA机器人大臂结构的优化提供理论依据。     

载人离心机转臂拓扑优化设计

转臂是载人离心机的承载、传力及传递扭矩的关键部件,关乎载人离心机系统的性能及能耗。通过分析转臂结构及载荷特点,在Hyperworks里建立转臂有限元模型,运用变密度法对转臂进行拓扑优化,根据优化结果对转臂进行二次设计,二次设计的转臂重23.13 t,是优化前重量的8.6%,重量明显减轻;然后对二次设计的转臂进行静力和模态分析得到转臂最大位移为4.12 mm,最大应力为176 MPa,一阶固有频率为10.62Hz,其强度和刚度均达到预期目标。     

弧焊机器人大臂有限元静态分析与优化设计

对自主研发的6kg弧焊机器人大臂在某一极限位置进行受力分析,依据参数化建模技术与有限元分析理论应用Pro/E三维造型软件与ANSYS分析软件,对大臂进行应力应变分析.根据分析结果,在保证结构强度与刚度的基础上对大臂重量进行优化,成功减轻了大臂重量1.987kg.     

面向3D打印的排爆机械臂栅格优化

文中以排爆机器人机械臂为研究对象,设计了一种面向3D打印的排爆机械臂。通过SolidWorks建立机械臂三维模型,采用ANSYS Workbench对原始大臂进行静力学分析,再根据分析结果对机械臂大臂进行拓扑优化。在满足大臂工作要求的前提下,采用Altair Inspire为拓扑优化大臂分别填充3种不同直径的栅格结构。通过Inspire对优化后的大臂进行静力学分析,与原始大臂相比,优化后的机械臂不仅满足工作要求,且自身质量减小,提升了机械臂的承载能力与末端执行器精度,增强了排爆工作的安全性。采用3D打印技术制造的机械臂,解决了优化大臂模型复杂、加工困难的问题,提高了设计制造的效率。     

基于有限元仿真的抽油机底座拓扑优化研究

在Hyper Works软件仿真环境下,以在产抽油机某机型减速器底座为设计分析对象,结合模态分析、屈曲分析完成拓扑优化过程.通过不同优化结构对比分析,得到工作载荷下的屈曲极限,利用拓扑优化完成其板材结构、筋板分布、板材厚度的优化分析,从而达到抽油机减轻重量、提高强度的效果.     

基于ANSYS WORKBENCH的六自由度机械臂有限元分析及结构优化

六自由度机械臂作为机器人的主要执行机构,其机械性能决定了工作的可靠性。论文针对机械臂的整体结构进行静力学特性和振动特性研究,基于ANSYS WORKBENCH的有限元分析功能,得到了静力学仿真和模态仿真的结果,并对结果进行了分析,在此基础上对机械臂进行了减重优化,通过模态分析,验证了优化结果的可靠性。     

面向多目标的汽车悬架控制臂拓扑优化研究

针对结构的多目标拓扑优化设计,提出一种基于折衷规划法归一化子目标建立综合目标函数、以灰色综合关联分析确定综合目标函数中子目标权重系数的方法。以某商用车悬架控制臂为例,运用动力学分析、静力学分析和模态分析,得到控制臂在典型工况下的刚度性能、强度性能和固有频率。用板结构进行拓扑优化和形貌优化确定控制臂外轮廓形状,再分别采用单目标拓扑优化降低典型工况下的柔顺度和提高前三阶固有频率,并采用多频率加权方式来抑制频率单目标优化时的振荡现象。将单目标拓扑优化形成的子序列与各个目标最优值形成的最优序列进行灰色综合关联分析,得到子目标的权重系数。用折衷规划法进行多目标拓扑优化,根据优化结果对控制臂进行改进设计。改进后结构分析表明:优化后的控制臂质量减轻9.3%,整体刚度性能和强度性能明显增强,各阶固有频率均有不同程度提高。     

基于酒包生产线的SCARA机器人运动学分析

以酒盒包装的实际生产线为生产背景,对生产线上SCARA机器人的动作过程进行了阐述.以该机器人为研究对象,通过ADAMS对机器人进行了运动学分析.根据D-H参数法对机器人的T矩阵进行了推导,并通过该机器人机械臂的位移、速度及加速度曲线讨论了机器人的运动性能,结果表明该机器人具有良好的运动学性能,在酒盒生产线上具有良好的应...     

弧焊机器人大臂结构模态分析

弧焊机器人在工作过程中大臂可能会因受到冲击和振动而承受较大动载荷,某种程度上会影响焊接精度,甚至导致大臂损坏。因此有必要对弧焊机器人的大臂进行模态分析,因为模态分析也是其它动力学分析的起点。依据参数化建模技术与有限元分析理论,首先建立机器人大臂的三维模型,再利用通用有限元分析软件ANSYS对已有仿形设计的弧焊机器人大臂模型进行模态分析,为后续大臂结构的改进及机器人控制方案的制定提供了依据。     

基于振动特性的码垛机器人结构优化

以设计的四自由度高速重载码垛机器人为研究对象,基于有限元建模法与AYSYS软件建立了其柔体动力学模型,对其末端振动进行了分析与求解。对码垛机器人进行模态分析,分析机器人振动形式以及振动最薄弱的部位。针对振动最薄弱的部分提出了一种基于码垛机器人末端振动特性,对其构件结构尺寸参数进行优化的方法。以大臂为例,通过截面尺寸优化,在不增加重量的前提下,使其末端振动的最大振幅得到了一定的改善。该研究为码垛机器人动态特性分析以及基于机器人末端振动特性的结构优化提供了理论基础与依据。     

六自由度可移动式装运机器人设计与分析

为解决目前在人工装卸搬运货物过程中存在的工作强度大、工作效率低等问题,研制了一种混联结构的六自由度可移动式装运机器人,采用无线遥控方式对机器人远程控制,通过多功能末端执行器夹持不同类型物品。运用ADAMS软件对腰部调节装置进行运动仿真分析,验证了其结构设计的可行性;运用Ansys Workbench软件对底盘固定架进行模态分析和结构动态性能优化,保障底盘固定架结构的安全性;对运动执行臂进行静力学分析,优化运动执行臂的结构。分析结果为机器人的结构设计和运动控制提供了理论依据。     

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。     

晶圆传输机器人大臂的模态分析及其结构优化

首先对晶圆传输机器人大臂进行实体建模,采用ANSYS之Mechanical APDL和Workbench对模型进行有预应力的模态分析。然后,针对分析结果进行结构优化,并计算出较好尺寸的新大臂结构。最后,对新的大臂模型进行有预应力的模态分析。结果表明,新结构的WTR大臂性能更加优越,抗震性更好,更有利于晶圆快速、高效、平稳地传输。     

生物检测机器人操作臂工作空间分析与尺度优化

研究一种具有正交关节轴的6R操作臂工作空间分析与尺度优化方法,用于指导危险环境下生物检测机器人上装机械臂的工作范围和结构尺度优化。分析6R操作臂拓扑结构并建立其位移逆解模型,通过考察各关节尺度参数与转角变化范围的组合,揭示出可达工作空间随操作臂主要构件尺度参数与关节转角范围的变化规律,从而得到一种最佳的关节转角范围组合,进而建立一种操作臂任务空间的快速计算方法。在此基础上,以特征长度法和计权Frobenius范数构造的归一化速度雅可比矩阵条件数的倒数为性能评价指标,综合出一组最优操作臂结构尺度参数,并得到该条件下操作臂末端的可达工作空间和任务空间。该方法具有工作空间分析直观,结构参数优化快速等优点,可使这类操作臂获得良好的运动学性能。     

丝杆移动型爬杆机器人的机构设计与分析

夹持式机器人已成为主要的攀爬机器人,其两端手臂对攀爬对象夹持的安全性与可靠性是机器人重要的前提条件。丝杆移动型爬杆机器人的攀爬过程分为手臂台升降、身体复位和绕杆检测三个阶段。首先对机器人前两个阶段的丝杆进行受力分析,确定整机设计参数;再通过ADAMS对机械臂与杆的夹持过程进行动力学分析,根据机械手加速度曲线优选最佳受力时间,进一步分析各杆的角加速度,确定整机的可靠性;最后将机械臂简化为梁单元,进行有限元非线性屈曲分析,验证梁的安全性,并对携带传感器的机械臂进行优化,减轻重量。     

通用型工业机器人拖动示教臂系统的研究

工业机器人在工业加工领域使用越来越广泛,主要示教方式有离线编程、示教器编程、牵引示教等。现设计一种通用型拖动示教系统,可广泛用于大部分工业机器人示教。首先分析机器人运动学模型,求解运动学方程,建立示教臂机械误差补偿模型,实现对示教臂运动学模型参数的修正;然后优化示教臂末端坐标系校准模型,设计示教臂本体结构,优化示教臂结构参数和性能,从而实现通用型示教臂的设计与研究。     

军用救援车托臂的有限元分析及结构优化

托臂是救援车托举装置的重要组成部件,针对其质量过大,受力不合理的问题,利用ANSYS有限元分析软件,对其进行满载工况分析,得到其应力和应变的分布情况。根据分析结果,对选定区域进行拓扑优化,在保证托臂结构强度和刚度的前提下,以托臂重量最小为目标进行改进。结果表明:优化后的托臂重量减少了22.14%,优化后的结构不仅节省了材料的消耗,同时也为整体结构的优化改造提供了理论依据,有助于提高车辆的机动性能。