弧焊机器人大臂有限元静态分析与优化设计

对自主研发的6kg弧焊机器人大臂在某一极限位置进行受力分析,依据参数化建模技术与有限元分析理论应用Pro/E三维造型软件与ANSYS分析软件,对大臂进行应力应变分析.根据分析结果,在保证结构强度与刚度的基础上对大臂重量进行优化,成功减轻了大臂重量1.987kg.     

基于ANSYS的混联码垛机器人主要部件受力分析

一种混联码垛机器人主要由大臂和小臂组成,大臂的摆动与俯仰运动采用2-UPS/U并联构型来实现,小臂串联在大臂上。混联机器人整体刚度好、稳定性好,但并联结构的受力情况较复杂,因此需要对主要部件进行受力分析。采用ANSYS软件对混联码垛机器人的主要部件进行了受力分析,并制造了样机进行验证。     

弧焊机器人大臂结构模态分析

弧焊机器人在工作过程中大臂可能会因受到冲击和振动而承受较大动载荷,某种程度上会影响焊接精度,甚至导致大臂损坏。因此有必要对弧焊机器人的大臂进行模态分析,因为模态分析也是其它动力学分析的起点。依据参数化建模技术与有限元分析理论,首先建立机器人大臂的三维模型,再利用通用有限元分析软件ANSYS对已有仿形设计的弧焊机器人大臂模型进行模态分析,为后续大臂结构的改进及机器人控制方案的制定提供了依据。     

焊接机器人大臂的结构分析与优化设计

对焊接机器人的大臂进行结构分析,得到了焊接机器人大臂的动态应力云图和静态应力云图。根据结构分析结果,结合设计经验,对焊接机器人的大臂进行优化设计。仿真结果显示,优化设计后的焊接机器人大臂在静态变形增大1.5%,3阶固有频率降低24%的情况下,动态变形减小8.3%,动态应力减小37.2%,静态应力减小75.2%,质量减小11.7%,1阶固有频率提高133.5%,2阶固有频率提高38.9%。仿真结果表明,所采用的结构分析与优化设计方法具有较好的优化效果和工程实用性。     

折臂式随车起重机动臂有限元分析

起重作业时,动臂作为重要承载部件会承受很大的复合外力,影响动臂的强度,甚至造成动臂变形。针对随车起重机动臂的强度刚度要求,利用Pro/E软件对某折臂式随车起重机进行三维建模,模拟起吊13t重物,进行动力学分析,得到动臂的受力曲线图,并以其中吊臂液压缸压力最大的工况为典型工况,进行ANSYS有限元分析,得到动臂的位移以及应力分布云图。分析结果表明,在多板焊接处存在应力集中现象,在设计中增加应力集中位置处的板厚,提高折臂式随车起重机的力学性能。     

凿岩台车臂座受力分析及结构优化

凿岩台车底盘通过臂座与钻臂连接,臂座受力很大,如果刚度不足、易造成钻臂抖动幅度过大,影响钻孔定位速度,如果强度不足,则对人员安全构成威胁。先提出2种提高臂座刚度、强度的改进方案,再从凿岩台车爆破孔、锚杆孔2种作业模式入手,并基于最危险的6种工况,建立了臂座的受力分析模型,利用ANSYS进行静力学有限元分析,最后得出的最佳的改进方案,有效提升了臂座的强度和刚度。     

水轮机修复专用机器人的静力学分析

针对水轮机修复专用机器人,分析了操作臂在静止状态下的受力情况,推导并建立了水轮机修复专用机器人分别在焊接和打磨时的静力学方程,用Matiab软件计算机器人在静态下的连杆受力和平衡方程,结合运动学所得出的结论,讨论了机器人焊接、打磨时的静态特性.通过静力学分析,了解机器人在工作时的受力情况,为进一步动力学分析奠定了基础.     

SCARA机器人大臂静态力学性能研究

针对SCARA机器人大臂,利用ANSYS Workbench软件建立有限元分析模型,并在此基础上进行结构静力分析,研究其应力、应变分布状况,分析其强度和刚度等力学性能,并通过实验测试验证,验证了仿真结果的准确性,为SCARA机器人大臂结构的优化提供理论依据。     

一种机器人大臂机构的结构优化

针对机器人大臂机构中存在的个别构件强度不足、安全性不够,以及其它一些构件强度、刚度储备过大,造成整体结构过于笨重等问题,利用有限单元法对各构件进行变厚度分析,得到厚度与强度之间的变化曲线,并利用这些结果进行结构优化,对大臂机构中的关键构件进行改进设计,在不改变总体结构和满足强度、刚度要求的前提下,通过改变各板的厚度,调整整个装置质量的分配,得到良好的刚度、强度匹配,既保证了构件和机构整体的安全性,又提高了经济性.工程实践证明,这种技术路线是可靠的.     

全挂式转运支架车牵引臂结构设计

针对由转运支架车与牵引车组成的全挂列车的转弯工况进行分析,计算出全挂列车在极限转弯工况下转运支架车牵引臂的受力情况。基于Abaqus有限元软件对牵引臂的极限受力工况进行结构刚度和强度计算,将计算结果与实际试验过程中牵引臂断裂问题进行对比,确定出原有牵引臂的设计缺陷。通过优化牵引臂结构,将牵引臂由原来的钢管形式变为三角形框架形式,使牵引臂根部受力情况得到改善,并对优化后的结构进行仿真计算和试验验证,结果可满足使用要求。     

运载火箭自动加注机器人结构设计及有限元分析

针对运载火箭推进剂加注自动化过程的实现,设计了一种能够与箭体连接头自动对接与脱离的加注机器人。该机器人以管道机械臂作为机器人本体,配合激光雷达实现自动定位与跟踪。机械臂既是机器人定位跟踪的载体也是推进剂加注管道,加泄连接器安装在机械臂末端,作为与箭体连接头对接的机械载体。利用建模软件建立机器人三维实体模型,将模型简化后导入SolidWorks Simulation进行有限元分析,得到了其应力云图以及变形位移图,通过分析验证了机构设计的可靠性和合理性。     

基于MATLAB与Pro/E码垛机器人动力学分析

基于D-H参数法建立码垛机器人手臂的运动学模型。用MATLAB计算码垛机器人的工作空间以确定完成典型任务的工作轨迹,然后用Pro/E的机构分析模块对码垛机器人进行动力学仿真,求各轴在完成典型任务下的受力情况,为开发码垛机器人选择电机减速机的选型提供理论数据。     

基于ANSYS的挖掘机械臂设计及有限元分析

用慧鱼创意组合模型对多功能履带式机器人的挖掘机械臂进行了结构设计,应用Pro/E软件建立了三维实体模型,利用AN-SYS软件进行有限元分析,得出了机械臂的应力位移分析图,并分析了应力集中对结构的影响及优化方法,为后续研究奠定了基础。     

铸件切割打磨机器人工作臂关键部件有限元分析

为保证铸件切割打磨机器人工作臂关键部件强度和零件材料选择的合理性,运用ANSYS Workbench软件对铸件切割打磨机器人工作臂关键部件进行静力学分析,有限元分析结果表明:砂轮切削打磨装置进行曲面切削打磨,承受左三向力极限载荷时,最大位移变形量为0.29332mm,发生在打磨头;最大等效应力为85.45MPa,发生在打磨头与打磨头固定位置左上侧,即结构强度和刚度满足砂轮切削打磨装置工作要求,为铸件切割打磨机器人结构设计和强度校核提供了参考。     

Study on a ultra-light dual revolute manipulator with high joint torque

This paper details a study performed on a new proposed twelve degree-of-freedom dual robot arm, which is very light but capable of handling heavy loads. The proposed robot arm has a higher value for the ratio of the load capacity/robot weight than conventional robot arms, which are actuated by motors with speed reducers, such as a harmonic drives, since it adopts a new type of robot actuator based on a closed chain mechanism. Because of the high value of the ratio of the payload capacity/robot weight, it can be used as a robot arm for mobile robots and for walking robots. Analyses of the design scheme and of the mechanism of the joint actuator used for the robot arm are presented. Also, the control system developed for the robot arm is introduced. The superior characteristics of the new proposed robot arm, handling heavy payloads with light weight links compared to industrial robots, are presented through carrying out various payload capacity tests. Since the robot arm is designed with light links, it has some deflections and these deflections of the links are analyzed using the Finite Element Method (FEM). The results of performance tests are presented to check the correctness of the FEM analysis and to demonstrate the actual capability of handling heavy payloads applied to the robot arm.     

家用机器人手臂及其运动学研究

运用机械设计和三维仿真技术,设计制作了家庭服务型机器人手臂,并在此基础上运用人工神经网络技术研究该手臂的运动学问题,为进一步的手臂行为控制及机器人服务功能开发奠定了基础。     

基于ADAMS的工业机器人大臂关节运动学分析

针对现有工业机器人电机与减速机选型的不合理,运用三维软件对机器人建立实体模型,利用ADAMS对其大臂关节进行动态特性分析,得到其在极限位置的力矩和功率曲线。由曲线可知大臂关节处所需的最大功率为288W,最大扭矩为417N·m,现有电机功率利用率只有16％。提出大臂电机以及减速器选型优化方案,将电机功率利用率提高到64％。     

五自由度服务机器人手臂的参数化设计及HyperMesh分析

介绍了一种用于服务行业的五自南度机器人手臂的参数化设计与分析方法。针对手臂部件的特点，采用参数化设计的思想，列出了手臂的参数化设计流程，在UG草图中对其建立约束，基于UG／Part Family建立部件的通用件库，最后运用分析软件对手臂进行模拟受力分析，以修改相应参数，使其满足工作要求。机器人手臂的实例证明该参数化设计与分析的方法是有效的。     

CTS实验六自由度机械手快速跟踪插补控制方法研究

本文详细分析了风洞捕获轨迹实验六自由度机械手的工作原理、结构,并根据该机械手的特点,建立了其杆件的D-H坐标变换矩阵,求出了该机械手的运动学逆解。然后根据轨迹捕获实验的要求,基于机械手的逆解设计了满足风洞捕获轨迹实验要求的直线和空间圆弧插补算法,并通过实验验证了该控制算法的正确性,最后介绍了控制系统的硬件结构。     

Dynamic self-collision detection and prevention for 2-DOF robot arms using interval-based analysis

The problems related to self-collision detection and optimal collision-free trajectory planning for a robot arm subjected to dynamic constraints is investigated. First, a computed-torque method is used to obtain a linearized closed-loop system. For this linearized system, the reference state that the robot arm is capable of reaching is verified through phase plane analysis. This will ensure that the robot arm can be stopped before self-collision occurs. Dynamic constraints are taken into account for a continuous motion of deceleration by calculating the bounds of the commanded force/torques with interval evaluations. When the reference state e at t+δt is not valid for selfcollision avoidance, a new feasible state is determined by adhering to an interval-based method which allows decomposition of a complex constrained optimization problem into a simple two-stage optimization problem with relaxed constraints. The optimized feasible state not only secures the robot arm against self-collision but also allows the robot arm to track the original reference trajectory closely. Simulation and experimental results of a 2-dof robot arm show the effectiveness of the proposed interval-based approach.