小型碼垛機器人的結構分析與優(yōu)化.pdf

1、伴隨著科學技術的發(fā)展，機器人技術已經滲透到人類生活的方方面面，并在將來發(fā)揮著越來越重要的作用。而碼垛就是要求將貨物按照一定次序放在托盤上，實現(xiàn)貨物快速、有序的轉移，從而提高工作效率。近年來，機器人碼垛代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工碼垛已成為一種趨勢，碼垛機器人在物流、包裝等領域中的應用也越來越廣泛。因此，提高碼垛機器人的設計與研究能力具有很大的意義。本文的主要工作是設計一個小型碼垛機器人并對其進行結構分析與優(yōu)化。
　　本文在對比各種碼垛機器人結構

2、基礎上，針對小型碼垛機器人低負載、靈巧輕便的特點采用舵機作為動力元件。利用Solidworks軟件對小型碼垛機器人進行了三維建模，并計算了舵機轉矩。然后根據其D-H參數列表完成了小型碼垛機器的運動學模型的建立，并利用Matlab軟件對其三維以及二維工作空間進行了仿真。
　　利用有限元軟件ANSYS Workbench對小型碼垛機器人進行深入的有限元分析。對其臂部并聯(lián)結構的四個極限位置進行了靜力學分析，得到碼垛機器人不同位姿的總體變

3、形與應力情況，從而驗證關鍵部位設計的合理性。另外，對小型碼垛機器人進行了模態(tài)分析，得到動力學特性，確定可能發(fā)生的共振頻率，避免碼垛機器人工作時由于震動引起的破壞。
　　運用ANSYS Workbench中的優(yōu)化設計功能對小型碼垛機器人的關鍵性連桿進行優(yōu)化設計。首先對小臂以及大臂進行了尺寸優(yōu)化，然后對臂部連桿完成了拓撲優(yōu)化。通過對比優(yōu)化前后的整體變形以及最大應力等分析數據可知，在保持小型碼垛機器人整體結構強度與剛度不受影響的情況下減