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机械工程与技术|工业机器人大臂多目标拓扑优化

汉斯出版社

2023-01-12

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导读：

大臂件是关系码垛机器人能否实现轻量化的关键部件。为此，从设计层面探查，如何优化大部件的频率，求得刚度适宜且高质量的产品。将折衷规划与灰色关联两种分析方法结合起来，在静态条件下优化多目标拓扑，并结合实际工况分析出机器人的刚度性能和固有频率，从结构拓扑层面展开优化设计，初步确定大臂外廓的相关尺寸参数；而后通过优化单目标拓扑降低实况柔度，提升大臂所对应的固有频率。根据灰色综合关联分析法处理单目标拓扑优化结果，得到质量、刚度和固有频率的目标权重系数，参照折衷规划法进一步优化多目标拓扑，在优化分析所得结果的基础上再次对机器人大臂进行设计，获得最佳的结构。分析结果表明：在质量减少9.7%实现轻量化目标的同时，大臂低阶固有频率有所提高且刚度性能有所增强。

基本信息：

工业机器人大臂多目标拓扑优化

Multi-Objective Topology Optimization of Industrial Robot Arm

作者：

王长浩, 秦强, 刘伟：合肥学院先进制造工程学院，安徽合肥

关键词:

机器人大臂；轻量化；结构拓扑优化；灰色关联分析法；Robot Arm；Lightweight；Structural Topological Optimization；Grey-Correlation Analysis

项目基金：

安徽省重大科技专项(201903a05020033)；

合肥学院研究生创新项目(21YCXL05)

原文链接：

https://www.hanspub.org/journal/PaperInformation.aspx?paperID=59706&btwaf=20517710

内容简介：

在汉斯出版社《机械工程与技术》这本期刊中，有论文采用一种综合折衷规划和灰色关联分析的研究方法。通过灰色关联分析法较合理地确定出典型两列工况下的优化子目标及其在整体优化过程中的权重系数；将平均频率法结合折衷规划法，对码垛工业机器人大臂完成质量、刚度和固有频率的多目标拓扑优化，为实际工程中提供一种思路。

一般情况下，运动中，机器人会有固定的振频，如何避免不同部件间的共振，提高其动态稳定性，十分重要。所以，优化的一个重要目标为提升大臂前三阶对应的固有频率。但在优化的过程中，针对由删减材料、形状改变等变化，可能会引起其相邻频率值产生变化过大、模态交换现象。为此，为确保所有阶次频率都能有所提高，采用平均频率公式，将平均频率作为优化目标。

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2.倪春波, 孔一斐, 杨月全, 曹志强. 基于改进粒子群优化的多机器人目标一致性控制[J]. 人工智能与机器人研究, 2013, 2(4): 101-105.

http://dx.doi.org/10.12677/AIRR.2013.24019

3.赵红娟, 林伟航, 魏闯, 杜家毅. 典型机翼的拓扑优化方法研究[J]. 国际航空航天科学, 2019, 7(1): 1-10.

https://doi.org/10.12677/JAST.2019.71001

4.王鑫淼. 仓储作业中多搬运机器人动态路径优化[J]. 人工智能与机器人研究, 2019, 8(2): 68-82.

https://doi.org/10.12677/AIRR.2019.82009

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https://doi.org/10.12677/MOS.2022.116131

所属期刊

-Mechanical Engineering and Technology-

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