华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2013, Vol. 41 ›› Issue (9): 126-131.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2013.09.021

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工业机器人的结构分析与优化

管贻生 邓休 李怀珠 尹振能 吴文强 江励   

  1. 华南理工大学 机械与汽车工程学院,广东 广州 510640
  • 收稿日期:2013-02-22 修回日期:2013-06-19 出版日期:2013-09-25 发布日期:2013-08-01
  • 通信作者: 管贻生(1966-),男,教授,主要从事仿生机器人研究. E-mail:ysguan@scut.edu.cn
  • 作者简介:管贻生(1966-),男,教授,主要从事仿生机器人研究.
  • 基金资助:

    广州数控设备有限公司委托项目

Structural Analysis and Optimization of Industrial Robot

Guan Yi- sheng Deng Xiu Li Huai- zhu Yin Zhen- neng Wu Wen- qiang Jiang Li   

  1. School of Mechanical and Automotive Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China
  • Received:2013-02-22 Revised:2013-06-19 Online:2013-09-25 Published:2013-08-01
  • Contact: 管贻生(1966-),男,教授,主要从事仿生机器人研究. E-mail:ysguan@scut.edu.cn
  • About author:管贻生(1966-),男,教授,主要从事仿生机器人研究.
  • Supported by:

    广州数控设备有限公司委托项目

摘要: 文中以 Adams 和 Ansys 为平台,提出了一种工业机器人的结构分析与优化方法.首先对工业机器人进行有限元静态和动态分析,寻找其最薄弱的零件和部位, 然后对最薄弱的零件和部位进行拓扑优化与尺寸优化,获得 Pareto 解集.将该方法应用于某型号搬运机器人,结果显示,优化后的机器人在整机质量只增加 6% 的情况下,绝对静态变形降低了 78.1%,第一阶固有频率提高了 49.6%,表明该方法具有很好的优化效果和工程实用性.

关键词: 工业机器人, 有限元分析, 动力学仿真, 拓扑优化

Abstract:

Proposed in this paper is a method for the structural analysis and optimal design of industrial robots based on the softwares of Adams and Ansys.In this method,first,the finite element analysis is used to reveal the static and dynamic performances of the robot,so as to find out its weak parts and the weak positions of its main parts.Then,the weak parts and positions are topologically and dimensionally optimized,thus obtaining a set of Pareto solution.Finally,the proposed method is applied to an industrial robot.The results show that the optimized robot achieves a total static deformation decrement of 78.1% and a first- order natural frequency improvement of 49.6% at the cost of a mass increment of only 6%,which indicates that the proposed method is effective and feasible.

Key words: industrial robot, finite element analysis, dynamic simulation, topology optimization

中图分类号: