工业机器人小臂拓扑优化设计

小臂是工业机器人重要的承力部件,以某50 kg负载工业机器人小臂作为研究对象,面向增材制造进行结构优化设计。通过拓扑优化和模型重构,优化材料布局,改善小臂结构构型。经有限元分析,优化后小臂的应变、应力及固有频率等结构性能均有不同程度的改善,同时小臂的质量减轻了22.12%,实现了结构的轻量化,降低了运行能耗和成本,提高了寿命,有助于绿色制造。该拓扑优化方法具有推广价值,可以为连续结构体优化设计和改进提供参考经验,助力数字化设计和智能制造的实现。

一种SCARA机器人小臂优化设计

以一种选择顺应性装配机器手臂(Selective Compliance Assembly Robot Arm,SCARA)为研究对象,利用仿真研究方法优化小臂结构。利用SolidWorks软件建立机器人三维结构模型,使用ANSYS软件对机器人进行模态分析,确定优化部件。利用遗传算法得到该机器人最优臂长,利用拓扑优化方法优化小臂结构。经分析,优化后的小臂强度、刚度和抗振性能明显增加,实现了对SCARA机器人重复定位精度和抑振能力的优化。

基于正交图像的便携式人体小臂尺寸测量

为实现人体小臂特征尺寸的非接触精确测量,提出了一种基于正交图像的便携式小臂测量方案。该方案采用翻转机构获取小臂正面和侧面正交图像,然后对图像进行背景轮廓预处理,利用改进的Otsu算法进行阈值分割提取小臂轮廓。在此基础上,采用形态学处理和Freeman链码对轮廓边缘进行毛刺、凹凸点的去除和修补。通过计算轮廓边缘坐标到小臂最小外接矩形的距离,获取小臂特征尺寸。最后通过统计产品与服务解决方案(SPSS)软件进行回归分析确定围度的回归方程,结合特征尺寸求得小臂围度尺寸。结果表明,基于正交图像的便携式小臂测量系统得到的小臂尺寸参数平均误差均小于5%,为个性化可穿戴设备的制造提供了数据支持。

一种码垛机器人小臂的轻量化设计

为降低码垛机器人小臂质量,提高其动态性能,降低能耗。基于有限元静力学分析、模态分析,以质量最小为优化目标,以结构参数为设计变量,以第一阶固有频率不降低、最大合位移和最大等效应力允许值为约束条件,利用实验设计和响应面法建立目标函数和约束函数的代理模型;通过优化求解,得到小臂的优化模型。通过对比分析,在保证固有频率、结构刚度和强度在允许范围内的情况下,小臂的质量减轻了41.89%。文中提出的优化设计方法具有明显效果。

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。

四自由度码垛机器人小臂的静态分析与轻量化设计

研究基于UG/ANSYS的四自由度码垛机器人小臂结构优化设计。以某型四自由度码垛机器人为研究对象,借助UG软件完成腰部、腕部及臂部等零部件三维建模并装配。计算小臂水平位置的受力状态,利用ANSYS软件进行静力学分析及改进。仿真结果表明,在质量减轻3.1%情况下,小臂最大应力、最大等效应变均比优化前有所减小且不会出现断裂及弯曲变形,轻量化效果较为显著。

基于ANSYS的小型机器人小臂的有限元静态分析

以自主研发应用于多车型汽车生产流水线的多功能高可靠性国产工业机器人为目标,根据所需小型六关节机器人的性能和结构要求,确定总体设计方案和腕部结构形式,运用三维软件Solid-Works实现腕部关键零件小臂及整个腕部结构的实体建模,并运用有限元分析软件ANSYS完成对小臂的有限元静态分析,分析得出小臂的最大应力为6.11MPa,最大变形量为0.02mm,强度和刚度均在允许范围内,符合设计要求,有效验证了设计的可靠性、科学性和合理性,为机器人小臂的后续实际加工提供了理论依据。

码垛机器人小臂结构轻量化设计

以码垛机器人小臂为研究对象,对其进行轻量化结构设计。首先,利用ANSYS Workbench对其进行静力分析和模态分析,得到机器人小臂在最危险工况下的静、动态特性;在此基础上,基于变密度优化方法进行结构拓扑优化,利用Rhino Grasshopper,设计了一种内部填充蜂窝骨架的小臂模型;根据设计后的模型结合经验法,对小臂原模型进行了模型的优化重构,并对优化后的模型进行了强度验证,在满足力学性能的条件下,重量减轻了48.048kg,达到了轻量化的目的。并通过增材制造对机器人小臂模型进行打印,证明了设计方案的可行性,为码垛机器人的设计和加工提供了理论依据。

面向3D打印的码垛机械手小臂轻量化设计

针对码垛机器人的轻量化问题,设计了一种面向3D打印的码垛机械手小臂。通过SolidWorks建立机械手小臂原模型,利用ANSYS Workbench对原模型进行静力分析,并在此基础上进行机械手小臂模型的拓扑优化。在以满足机械手小臂力学性能的前提下,结合拓扑优化云图,利用Rhino Grasshopper模块进行机械手小臂中部设计区域的二次重构,设计了3种不同随机点数的镂空Voronoi结构,导入SolidWorks完成机械手小臂的模型重组。通过ANSYS Workbench对优化后的机械手小臂进行静力仿真分析,对比原模型在静力方面不仅满足使用性能要求,且降低了机械手小臂的总体质量。通过3D打印和数字化设计相结合,为机械手小臂新产品提供了一种可行的设计方案,并解决了拓扑优化后的复杂结构难加工的问题,缩短了研发周期,提高了制造效率。

矿用立爪式装载机小臂油缸性能优化方法

首先提出了矿用立爪式装载机的小臂油缸工作过程中存在的2个问题,然后针对这2个问题提出了优化方法,即采用缓冲油缸和差动油缸.用AMESim软件对缓冲油缸的效果进行了仿真分析.最后对差动油缸的速度和推力进行了计算,提出了比较合理的优化方案.

关节型机器人小臂平衡机构新探

设计出了一种新的凸轮补偿式机器人小臂完全平衡机构，较好地解决了关节型机器人实现完全平衡的难题。该机构具有一定的实用价值。

DZQ-200 型塔式起重机小臂结构强度的电测应力分析

某公司的ＤＺＱ－２００型自升、折臂塔式起重机在工作过程中发现小臂斜腹杆油染有规律地剥落，为此，应该公司的要求进行了实测研究，以确保施工的安全进行。１实验情况１．１测量系统测量系统的方框图如图１所示。图２测量电路图表１实验工况工况号幅度（ｍ）起重量（ｔ...

基于PRO/E和ANSYS的码垛机器人小臂性能分析

在应用三维软件Pro/E对码垛机器人的小臂进行实体建模后,导入有限元分析软件,对其结构进行应力分析,验证了该方案设计的合理性,从而为码垛机器人的设计、生产和制作提高了参照.

基于工作小臂的履带式林木采育机越障能力分析与研究

为了提高履带式林木采育机的林地越障能力,在履带式林木采育机的基础上加装越障工作小臂。基于D-H法建立采育机杆系的运动学模型,通过计算获得加装工作小臂条件下林木采育机的理论越障高度。在ADAMS环境下进行动态仿真,对各仿真相关的运动学参数进行分析,并将理论、仿真数据与实测采育机越障高度数据进行比较,验证林木采育机杆系运动学模型的正确性及其越障能力的提升程度。结果表明:在斗杆全收回状态,采育机整机抬升角度为13°,越障高度为693 mm;在斗杆全伸开状态,采育机整机提升角度为6.3°,越障高度为330 mm。加装越障工作小臂的履带式林木采育机能够满足林区越障要求,为实现和满足其上山入林作业,更有效地翻越障碍物提供了理论依据。

基于赋时Petri网的机器人小臂装配线建模

针对机器人小臂装配过程复杂、装配线平衡分析困难的问题,提出一种以自上而下/自下而上为指导思想的赋时Petri网建模方法。根据机器人小臂实际装配的特点,研究了该装配线模型的定义规则和构建方法。在引入模型假设之后,先用自上而下的思想建立基于流程的赋时Petri网模型;再用自下而上的思想建立基于任一工序的赋时Petri网模型;然后将前两步所建模型相结合并细化,从而建立整个装配线的赋时Petri网模型。最后,通过建立和分析对应模型的可达树验证了该建模方法的可行性。研究对指导机器人小臂装配线的构建具有较大的应用价值。

基于概率有限元的工业机器人小臂可靠性分析

工业机器人工作繁重、危险,对可靠性要求很高。由于可靠性实验条件有限,现采取仿真分析方法,基于ANSYS建立工业机器人小臂的概率有限元可靠性分析文件并进行确定性有限元分析。考虑载荷、材料的随机性,利用ANSYS的PDS模块进行Monte Carlo概率有限元可靠性分析,并得到相应的可靠度,为可靠性数据缺乏时进行机械零部件可靠性设计提供了一定的思路。

食品搬运机器人小臂的静态分析与优化

运用SolidWorks软件对机器人小臂建立实体模型,分析小臂在最危险时的工作受力情况。使用ANSYS Workbench软件完成小臂的静态分析,得出小臂的最大变形量和最大应力均在允许范围内。以此为基础,利用拓扑优化对小臂模型优化重构,并再次对优化后的小臂进行强度和刚度分析。研究表明,在满足强度和刚度的前提下,优化后的小臂重量减少了19.7%,较好地实现轻量化目标,同时为其他结构的优化设计提供相关经验参考。

基于Ansys的扒装机小臂总成有限元分析

对扒装机整体结构特点和小臂总成工况进行分析,利用Solid Works三维设计软件建立小臂几何模型,并采用Ansys有限元分析软件对几何模型进行网格划分、应力云图和变形图分析,得出小臂模型的优化改进方案,优化改进后的小臂能有效满足扒装机强度和稳定性的要求。

EC700B挖掘机小臂销孔的修复

工程机械销孔修复是非常常见的现场处理方式,既能降低成本又能延长设备的服务年限,销孔修复的堆焊、镶套工艺是比较通用的,结合挖掘机小臂的实际情况,选择合适的修复工艺对修复效果至关重要。具体到VOLVO挖掘机小臂销孔的修复,经过详尽的论述,选择了最科学的镶套工艺。

210 kg工业机器人小臂模块化结构设计

采用模块化设计方法,对210 kg工业机器人小臂进行了详细结构设计,使得组成小臂的肘部模块、小臂杆模块和手腕模块三个模块之间相互独立,各不同规格型号的模块之间互换性和通用性增强,通过不同规格模块之间的组合装配可以得到不同负载和臂展的机器人,快速丰富产品种类,设计制造周期短、生产制造以及维修方便。