轻量化平动并联机器人的有限元分析与设计

Lightweight translational parallel robot:finite element analysis and design

为满足某西林瓶生产企业的分拣需求,设计一种轻量化平动并联机器人,对其机械结构的固有特性进行分析。采用SolidWorks软件建立轻量化平动并联机器人的三维模型,利用ANSYS软件对该轻量化平动并联机器人进行有限元分析,得出其在整个工作空间的静刚度、变形量、固有频率及模态振型。结果,在工作空间内,轻量化平动并联机器人的静刚度在X方向和Y方向呈现相反的变化规律:在X方向上,动平台越是偏离工作空间中心,机构的静刚度越大;在Y方向上,动平台越是偏离工作空间中心,机构的静刚度越小。轻量化平动并联机器人的振动集中体现在从动臂上,通过结构优化可提高整机运动性能;第3~6阶振型的固有频率较为接近,实际工作时应避免落入该高频范围。采用集成优化设计方法对三维机械模型进行了参数优化,并研制了轻量化西林瓶分拣并联机器人样机。根据有限元分析结果,优化机械结构参数,合理规划工作空间,使轻量化西林瓶分拣并联机器人满足了西林瓶生产企业的分拣需求。