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机器人结构优化研究现状

时间：2017-11-10 来源：机器人在线阅读：8565

工业机器人结构优化领域的研究成果众多，由于国外工业机器人发展较早，机器人结构优化方面的研究也较国内起步较早。在机器人结构优化方面主要技本手段主要有以下三类

(1)尺寸优化。尺寸优化不是对结构形式、材料属性等做改变，而是以结构的长度、截面积等作为优化变量;

(2)形状优化。形状优化主要是对结构的内部、外部形状进行优化设计，改变整体结构形式;

(3)拓扑优化。拓扑优化作为一种迅速发展的新型结构优化技术，在结构的概念设计阶段就可以将结构所需要的性能作为约束变量，结合数学中的最优化理论，得到最优化的结构设计

国内外有关机器人结构优化的研究主要有以下成果:

王浦全等人建立码垛机器人操作臂三维模型，利用ABAQUS进行静力学分析，然后对薄弱部位进行了优化设计，之后对优化后的结构进行了重新分析，提高了码垛机器人的可靠性。

张大伟等人设计了一种永磁轮式爬壁机器人，以爬壁机器人的永磁轮尺寸、底盘半径、所需磁吸附力等为约束变量，以最小驱动力矩为目标函数，对其进行了尺寸优化设计，达到了降低力矩损耗的目的。

刘延杰等人以硅片传输机器人静偏移为约束、以机器人固有频率为优化目标、以各手臂壁厚为优化参数对硅片传输机器人手臂进行了结构优化设计。

杨岳等人借助ANSYS Workbench采用响应面法，以水下机器人的耐压壳体强度为约束变量，以质量最小为目标函数进行了优化设计，具有一定的参考意义。

Albert Albers等人以ARMAR III型机器人的为研究对象，综合考虑机器人机电系统中的结构和控制，对其手臂进行了拓扑优化设计，取得了良好的效果。

Ganesh S.Hegde等人将机器人的弹性连接杆简化为欧拉—伯努利梁，以提高刚度、减小质量为优化目标，将速度、变形作为约束变量，对连接杆进行了优化设计。

J Sun['6}等人使用绝对节点坐标公式(ANCF )和等效静载荷(ESL)方法，首先通过ANCF建模柔性多体系统，在结构优化期间，将待优化的柔性部件的弹性变形从柔性部件的整体运动中分离，然后通过使用ESL方法确定等效静载荷，使得非线性动力响应的结构优化可以转换成静态的。

Xie J等人建立了机器人的运动学模型，在满足机器人工作范围的前提下，以最小质量的移动部件为优化目标，利用搜索方法优化了分拣机器人的结构参数。

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