基于关节刚度辨识的机器人加工过程姿态优化

针对工业机器人末端因其弱刚性在负载作用下产生较大力致变形问题,首先构建ABB IRB1410六自由度工业机器人正运动学模型、末端柔度与力致变形模型,再应用工业机器人加工运动过程中基于多位移传感器的关节刚度辨识方法,以法向刚度性能指标作为优化目标建立机器人姿态优化模型,设计模型求解方法优化机器人姿态,并通过重力负载实验获...     

基于ANSYS的工业机器人大臂的有限元静态分析

以自主研发运用于小型工业生产流水线的六关节工业机器人为研究对象。根据其性能和结构要求,确定该机器人结构的总体设计方案,运用Solidworks三维建模软件构建出所分析的机器人大臂的实体模型,并运用ANSYS分析软件完成对大臂的有限元静态分析,分析结果符合设计要求。本文的研究为六关节工业机器人部件设计的合理性和可靠性提供了科学依据,同时在大臂运用于不同负载情况时对其进行优化设计提供了理论依据。     

基于有限元的某离轴三反系统支架的优化设计

传统的光机结构设计是一个设计、计算机仿真、再设计反复迭代的过程,耗费的周期长、资金大.为了在短期内完成一套离轴三反系统支架以及附件的设计,基于有限元方法的设计流程,以拓扑优化为主,在Altair公司的HyperMesh/OptiStruct/Rodioss系列软件的平台上,完成了设计任务.最终模型质量19 kg(不含反射镜),轻量化率达17.9%,一阶模态达到了117.62 Hz.该设计从提出要求到交付工程图纸,一共仅用了4个月的时间.设计周期大大缩短,也节省了大量实验经费.     

负压吸附桥梁检测爬壁机器人的本体结构优化设计

针对桥梁高墩、梁底等区域检测困难的问题,设计开发了一款基于负压吸附的桥梁病害检测爬壁机器人。针对其自身的吸附稳定性,建立并推导了满足抗滑移和抗倾覆条件下的吸附力指标计算式,据此确定能在各角度壁面实现稳定吸附时机器人所需的最小吸附力。结果表明：为确保机器人可靠工作,吸附模块需提供53.0 N的吸附力;结合经验公式给出离心叶轮的初步设计方案并利用Fluent对叶轮流域进行流体力学仿真及响应面优化,建立了由吸附力与扭矩共同构成的评价函数,并给出了函数值最佳时的叶轮设计参数,使吸附模块在满足稳定性的前提下,综合评价函数值较初设方案提升了3.4%;对负压腔进行拓扑优化,综合考虑拓扑优化结果及负压腔气动性能,获得了腔体内加强肋的构造及布置形式,其中与车轮支撑臂相衔接的加劲肋为“八”字形与直线型镂空构造设计;优化后负压腔的最大竖向位移值减小为原模型的18.5%,而质量仅增加了16.9%,加强肋的精准布设效果明显,成功将竖向变形控制在了合理的范围内。最后,利用UTR6180型光敏树脂借助3D打印工艺完成了样机制作,其尺寸约为300 mm×280 mm×15 mm,质量约为1.15 kg。将样机置于多工...     

钻铆机器人静刚度建模及优化

机器人自动钻铆技术突破了飞机装配质量和灵活性瓶颈,在装配效率和成本上有巨大优势,巳成为飞机数字化、柔性化装配发展的必然选择.目前机器人钻铆系统大多以6自由度工业串联机器人为平台,此类机器人具有结构弱刚性的固有缺点,在钻铆作业过程中承受较大的压紧力和制孔力等载荷时,机器人末端和执行器会发生一定的变形甚至颤振,严重影响钻铆...     

Motoman工业机器人有限元静态分析及改进设计

在利用SolidWorks Simulation软件分析Motoman-HP20工业机器人静力学特性的基础上,对机器人性能影响最为显著的手臂部件进行了改进设计.有限元分析结果显示,将机器人手臂更换为更加轻质的铝合金材料并作相应结构改进后,机器人的最大等效应力、应变均比改进前有所减小;最大位移和改进前相比,基本保持不变,...     

绳驱动拟人臂机器人的刚度分析和优化

分析了一种绳驱动拟人臂机器人的笛卡尔刚度,这种7自由度机械臂具有特殊的串并混联结构,机械臂的肩关节和腕关节均为绳驱动3自由度球关节,通过对其刚度表达式的推导,再结合串联机器人刚度分析方法,描述了机械臂整体笛卡尔刚度矩阵的求解过程.首先描述了绳驱动3自由度球关节的推导过程,用以求解肩关节和腕关节的刚度;然后计算单自由度肘关节的刚度;最后通过结合肩、肘和腕刚度得到的关节空间刚度矩阵,运用修正的一致保守变换得到绳驱动拟人臂机器人的笛卡尔刚度.基于以上的刚度分析,提出了一种刚度优化算法用于改善机器人在运动过程中的刚度,仿真分析验证了这种算法的有效性.     

集装箱刚度试验的有限元模拟

本文提出一个集装箱刚度试验有限元模拟分析系统，给出了该系统的构成及其特点，并介绍了集装箱有限元模型的建立方法，最后用一个计算实例证实系统分析计算结果的有效性。     

基于Ansys Workbench的机器人底座结构的有限元分析

应用Solid Works软件以某船厂车间机器人底座结构为例,建立三维钢架结构模型。将建好的三维钢架模型直接无误差导入ANSYS Workbench软件,设定适当单元格大小和选择单元格类型对有限元模型网格划分,为机器人底座结构优化改进提供有限元模型。充分运用ANSYS Workbench中的静态结构模块分析机器人底座模型的静强度、静刚度。根据有限元计算得到机器人底座结构模型等效应力和变形分布云图,制定机器人底座结构优化改进方案。通过对提出的A、B两种优化改进方案的有限元结果进行对比分析,优化改进后的底座钢架结构机械性能和安全系数都得到明显提高,同时,达到了最初的设计要求。     

基于随机有限元的结构优化设计

主要探讨了用随机有限元法分析结构可靠度及优化设计的方法,优化方法采用直接法中有代表性的复形法,设计中考虑了荷载和抗力的随机性;优化模式中,用强度、稳定等的可靠性约束取代传统的优化模式中的确定性静态约束,进行结构体形优化．最后对工程实例进行分析计算,得出一些有益的结论．     

有限元单刚矩阵计算的神经网络法

固体力学有限元计算问题可以采用神经网络进行实时求解，神经网络可用改进的Ｈｏｐｆｉｅｌｄ网络。求解之前必须确定信号网络的联接权矩阵（相应结构刚度矩阵）。分析了单元刚度矩阵的组成，提出用ＢＰ网络来实现单刚矩阵的实时计算方法。分别用传统有限元法和ＢＰ网络法求解了一三角形单元的单刚矩阵元素，结果表明ＢＰ网络法计算具有实时性，精度满足工程要求。     

刮泥机承载梁有限元优化设计

利用作者所开发的水处理设备承载梁部件有限元分析软件,建立了某型号二沉池和平流池刮泥机承载梁的力学模型和有限元模型,论述了建摸方法和优化方法,并进行了有限元优化分析计算。研究结果表明,所建立的力学模型和有限元模型正确,优化效果显著,可减轻原设备重量的27.7%,具有重要的工程实际意义。     

基于Solidworks龙门横梁的有限元分析及优化

利用三维软件Solidworks建立新型龙门自动焊接机，针对龙门架的关键部件龙门横梁，应用有限元分析方法对其受力最危险的位置进行静态分析，并对其结构进行了抽壳优化。在其外形结构尺寸不变的前提下，对龙门横梁内部添加加强筋以增加其刚度和强度，使龙门横梁质量减少了57％，强度和刚度分别提高了20％和36％，为进一步研究龙门自动焊接机奠定了基础。     

有限元分析下的大功率LED 灯优化热设计

为解决LED(Light-Emitting Diode)因功率过低而使其寿命受限的问题, 对现有的LED 轨道灯的散热器结构及驱动电路进行了改进与优化设计。设计以图形用户界面应用程序Ansys 作为开发平台, 通过Gambit 剖分以及温度场Fluent 仿真实现了LED 轨道灯的优化热设计。同时, 以50 W 功率的LED 热分布模型为例, 给出了LED 温度分布机制和温度场分析的解析模式及其理论公式推导、实验数据测量和仿真场图分析。研究结果表明, 该新型LED 优化热设计在提高LED 功率(从30 W 提高到50 W)的同时使温度从80 益降低到76 益, 从而提高了灯具的使用寿命, 改善了照明效果。     

有限元平面三角形网格的优化

本文对有限元平面三角形网格优化的基础上，系统地提出了“结构优化”的概念，并对以往的网格光顺算法做了改进，提出了一种将结构优化和位置优化相结合的网格优化方法，弥补了以往的优化方法中对结构优化的忽视，使网格优化更加完善。     

圆盘剪刀轴有限元分析及优化设计

根据设备实际尺寸建立圆盘剪刀轴的三维模型,利用Ansys Workbench软件对刀轴进行有限元力学分析,将分析结果与理论公式计算结果进行比较.研究分析刀轴的强度、刚度及其变形对圆盘剪刀片重叠量和侧向间隙的影响,找出刀轴的薄弱环节,并利用Ansys Workbench中的实验数据法对刀轴进行优化分析,提出优化设计方案.     

显式有限元技术在车身薄壁梁结构件数值模拟中的应用

对汽车碰撞中车身主要吸能构件之一的典型截面的薄壁梁进行了动态仿真．介绍了动态显式有限元技术的基本理论,指出了薄壁梁构件仿真的关键技术,即接触碰撞算法和焊点的模拟,着重讨论了对焊点的处理情况,并在自主开发的程序中完成了整个仿真计算,最后将有限元仿真结果和试验结果进行了比较,可以看出应用该算法能够较好地模拟梁的屈曲变形情况,算法的有效性得以验证。     

有限元在全承载车身骨架轻量化设计中的应用

[摘要]利用有限元方法对客车车身结构进行静力分析,根据计算的变形及应力分布情况对客车车身结构的布置、构件截面形状进行改进,在满足全承载式车身刚度和局部变形分布合理的基础上,同时达到降低车身质量的目的．静态载荷实验结果表明：改进后的客车车身骨架方案能满足车身骨架刚强度要求,车身骨架轻量化方案是可行的．     

复合材料层合板优化设计的样条有限元法

工程结构中复合材料层合板的几何参数往往具有随机性质。如何研究随机参数层合板的灵敏度，并对参数进行优化分析，对正确估计结构设计的可靠性有着非常重要的意义。用样条有限元法，导出了层合板的振动方程，建立了求解反对称层合板响应灵敏度的计算公式。在基于灵敏度分析的基础上，进行了复合材料层合板的基频分析和优化设计，并用网格法计算出最佳铺层角，数值算例验证了该算法的有效性。