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。

液压凿装机掘进臂中小臂结构在凿岩过程中受到较大交变载荷,易出现疲劳损伤。利用UG软件建立小臂三维模型,应用ADAMS软件分析提取掘进臂典型凿岩工况下小臂各受力点的载荷特征,在ANSYS Workbench软件中分析得到结构的最大应力为193 MPa、最大变形量0.36 mm。以减轻重量为目标、保证强度为约束条件对结构进行拓扑优化,根据优化结果确定了优化后结构模型。将有限元仿真数据导入nCode疲劳分析软件,通过疲劳寿命计算,得到优化前后的最小寿命时长分别为7 916 h、9 622 h,优化后寿命增加了1 700 h,提高了22%。

码垛机器人的小臂是机器人的重要部件，其刚度和强度影响到系统的抓取载荷和控制精度。针对某仓储设备公司要求，利用有限元分析软件ABAQUS对其研发码垛机器人小臂进行有限元分析，在工作条件下求出最大应力与应变，确定了其结构的安全性与合理性，为下一步整体结构的设计与优化提供了理论支持。