为了提高刚柔耦合机械臂的运动精度,抑制由柔性关节引起的振动。根据＂线性扭簧模型＂和有限元法,推导出机械臂柔性关节和杆件的动力学模型,找寻刚柔耦合机械臂关节阻尼参数与末端振动位移的关系。确定关节阻尼取值范围并将其作为设计变量,设计目标为机械臂的末端振幅,进行优化。使用ADAMS对已建立关节阻尼优化设计模型的刚柔耦合机械臂进行优化设计,得到最小振幅时最优阻尼。对比并分析机械臂高速和低速两种工况下的结果,并对机械臂进行附加强迫振动分析。验证了柔性关节对高速和低速机械臂末端运动精度均有不可忽略的影响,为带有柔性关节机械臂抑制振动,提高精度提供理论依据。

建立了6自由度工业机器人的有限元模型，通过对该有限元模型进行模态分析和谐响应分析，得到模态参数、振动位移和应力云图，确定了影响工业机器人动态性能的关键模态频率和薄弱环节应力，并以此作为优化目标，对主要结构参数进行灵敏度分析，得到对频率和应力敏感而对质量影响不大的结构参数，从而确定工业机器人动态优化的设计变量。最后，以灵敏度分析得到的结构参数为设计变量进行优化设计，得出了最优方案。分析表明，经过该动态优化方法，工业机器人质量仅增加0.3%，薄弱环节最大等效应力降低了22.8%，一阶固有频率增长了8.5%，保证质量基本不变的前提下，改善工业机器人结构的动态特性和力学性能，为工业机器人动态优化设计提供理论依据。