抓取机械臂的强度分析和优化设计

以DOBOT Magician机器人机械臂为研究对象，为降低其质量，减少材料消耗，采用尺寸优化和拓扑优化相结合的方法对其结构的优化设计进行了研究。首先使用建模软件建立三组机器人小臂的参数化模型，将其导入Workbench中进行应力分析和弯曲刚度分析，对三组结果进行对比分析确定危险工况。然后以质量、变形和应力为目标参数对危险工况下小臂的参数进行灵敏度分析，得到对目标参数影响最大的参数，并以这些参数为设计变量，采用响应面优化方法和拓扑优化方法对小臂代理模型进行尺寸和结构优化。优化结果表明：在保障精度和强度的前提下，通过对小臂的轻量化设计，使其质量降低了32.8%，最大应力值降低了21.1%，最大变形减小了24.3%，弯曲刚度增加31.8%，成功实现了小臂的轻量化。同时，该研究也为类似的优化设计提供了一种可行的实施方案流程。