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焊接机器人大臂结构的优化设计

时间：2017-11-10 来源：机器人在线阅读：8847

焊接机器人大臂结构的优化设计

优化设计是目前结构设计中常见的一种方法，它可以在结构设计过程中找到最佳的解决问题的方案，所谓最佳的方案就是要在符合设计要求的同时满足其材料使用量的最小化或者是使其体积、应力等参数值到达最低的数值。拓扑优化设计是根据设计变量的不同划分出来的一种优化的方法。拓扑优化还是随着计算机技术发展而飞速发展的有限元计算方法，它在目前的优化设计方法中有着非常卓越的应用前景。

本章我们将焊接机器人的运动学分析、动力学分析与静应力分析、拓扑优化等多种分析方法结合在一起，对其大臂的结构进行轻量化设计。通过第三章与第四章的有限元分析结果我们可知焊接机器人大臂在结构强度比较充裕的同时也已经满足其总体的设计要求，因此在保证其结构强度、刚度的基础上，使大臂结构尽可能的轻量化，就能够减小机器人相关驱动部件的能耗。因此对焊接机器人的大臂进行相应的拓扑优化设计和外观改形设计研究是非常必要的。

本章将会在第三章焊接机器人的有限元静应力分析的基础上，对焊接机器人大臂进行拓扑优化分析与改进设计。

优化设计理论

优化设计理论主要是依靠于计算技术的迅猛发展而逐渐发展壮大的学科技术，“优化设计理论”这一名称最早是在上个世纪60年代首次提出的，优化设计从字面上看就是找出最佳最合适的设计方法，在工程应用中，它应用计算机辅助功能在各种规定的设计约束条件下进行自动调优运算，并且在符合所要设计的要求和约束条件的方案中，选择出最好的解决方案。工程中的结构优化通常按照不同问题、不同解决方案的要求划分为不同的种类，例如:截面尺寸优化、拓扑与布局优化、形状优化、结构类型材料的优化。但在这些不同的优化设计种类中拓扑优化的应用是最为广泛的。