工业机器人操作臂拓扑优化设计及性能分析

作者：宋雨雨; 杨福仁; 周文博; 李飞; 姜安林; 陈庆伟

来源：机械设计, 2022, S2: 98-102.

DOI：10.13841/j.cnki.jxsj.2022.s2.011

• 工业机器人
• 操作臂
• 拓扑优化
• PolyNURBS
• 疲劳

现代工业对工业机器人性能和成本的要求越来越高，传统基于经验的设计方法导致结构冗余质量多、成本高，不能满足个性化、轻量化和低成本的要求。文中以工业机器人操作臂为例，借助基于变密度法的拓扑优化方法和PolyNURBS建模方法，设计了一种适用于3D打印的新型操作臂结构，实现了大幅度减重。针对优化设计的操作臂结构，在典型工况条件下开展了有限元强度分析，结构各部位应力值均满足设计要求。根据操作臂需反复工作的特点，依据修正的Goodman疲劳极限线图对其疲劳特性进行了评估，结果表明操作臂结构满足疲劳性能要求。文中使用的设计方法对工业机器人的机械结构设计具有重要的推广价值。

• 单位
  四川航天系统工程研究所