有限元和拓扑联合优化方法及其在机器人结构轻量化设计中的应用

作者：李锦忠; 唐宇存; 陆秋龙; 张建法; 匡绍龙^*

来源：机械科学与技术, 2019, 38(11): 1663-1668.

DOI：10.13433/j.cnki.1003-8728.20190048

• 协作机器人
• 轻量化
• 有限元分析
• 拓扑优化

针对协作机器人轻量化和动态特性的问题,本文提出了一种联合整体有限元分析和局部拓扑优化的机器人轻量化方法,并将其应用于设计一款六自由度协作机器人。该方法通过对整体进行有限元分析得到要优化部件的载荷及边界条件,从而基于上述条件对该部件进行拓扑优化,得到优化结构。优化结果表明优化后结构相对于初始结构整体减重4.83 kg,仿真结果为末端位移减小至2.57 mm,实测为2.88 mm,均达到目标要求,同时将整机六阶固有频率提高11.30%左右,高于当前文献所采用的拓扑优化所提高的1.69%。最后面向交叉韧带定位实验证明了该方法的有效性。

• 单位
  苏州大学