基于ANSYS的搬运机械手结构优化设计VIP免费

基于ANSYSWorkbench的搬运机械手结构优化设计谢志江，孙玉，李诚，倪卫．(重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆400030)StructuralOptimizationDesignofCarryingManipulatorBasedonANSYSWorkbenchXIEZhi—jl觚g·SUNYu·LICheng·NIWel(TheStateKeyLaboratoryofMechanicalTransmission．ChongqingUniversity．Chongqing400030，Chim)摘要：分别利用Pro／E和ANSYSWorkbench软件对搬运机械手进行三维实体建模与动静态特性分析，并通过形状优化分析设计对比了2种截面结构优化方案，确定使用空心方形截面结构。不仅提高了机械手的低阶固有频率，避免了共振的产生，还提高了机械手的刚度和强度，为结构的改进提供了可靠的参考依据。关键词：ANSYSWorkbench；机械手；有限元分析；优化设计中图分类号：TP241文献标识码：A文章编号：i001—2257(20lO)01—0065一03收稿日期，2009—07—13Abstract：The3Dsolidmodelofcarryingma—nipulatorisbuiltbyPro／Esoftware，andthenthestaticanddynamiccharacteristicsarecalculatedbyANSYSWorkbenchsoftware．Throughtheshapeoptimization，twomethodsofoptimaldesignarecompared．Intheresult，thesquarecross—sectionalshapewasselected．Theloworderinherentvibra—tionfrequenciesareincreasedandimprovingitsstrengthandrigidityisachieved．Thisprovidesre—liablereferenceforthestructuralimproveofcarry—ingmanipulator．Keywords：ANSYSWorkbench；manipulator；finiteelementmethod；optimizationdesign参考文献：[1]乔风斌．杨汝清．六轮移动机器人爬楼梯能力分析[J]．机器人。2004，26(4)：301—305．[2]韩广。王田苗，梁建宏．赵建昌．一种有效爬越楼梯的模块化可重组履带结构[J]．机器人。2004。26(5)t400--403．[3]郑超．赵言正．付庄．一种小型履带机器人的机构设计与实现[J]．机电一体化．2007．(4)：70一72．[43WangWeidong。DuZhijiang，SunLining．Obstacleper—formanceanalysisofmineresearchrobotbasedonterr-amechanics[A]．Proceedingsofthe2007IEEE．Inter-nationalconferenceMechatronicsandAutomation_[C]．August5—8．Harbin．China．2007．1382—1387．[5]A_,nonTunwannarux．SupanuntHirunyaphisutthikul．Designfeaturesandcharacteristicsofarescuerobot[C]．ProceedingsofISCIT2005．2005．1047—1051．[6]徐正飞．杨汝清．关节式移动机器人越障动态稳定性分‘机械与电子)2010(1)析与控制[J]．北京理工大学学报。2005．25(4)：311—314．[7]唐鸿儒，宋爱兵。章小兵．基于传感器信息融合的移动机器人自主爬楼梯技术研究[J]．传感技术学报，2005．18(4)：829—833．，[8]莫海军．朱文坚．履带式移动机器人越障稳定性分析[J]．机械科学与技术。2007。26(1)；65—71．[9]王伟东．孙立宁，杜志江．具有手臂的机器人越障性能分析[J]．上海交通大学学报．2009，43(3)：494--498．[i03HelmickDanielM．RoumeliotisStergiosLSensormulti，highspeedaLttonomousstairclimbing[C]．Proceedingsofthe2002IEEE／RSJ．2002．733--742．作者简介，翟旭东(1982一)．男，山西中阳人，硕士研究生．研究方向为先进机器人技术l期荣(1968一)，男，重庆人。教授，研究方向为机器人技术及微机电系统．·65·戮瞅真㈨㈣Ⅲ⋯⋯⋯鸶㈠⋯⋯mⅢ垡睽缀㈣万方数据0引言2有限元分析随着我国经济的持续发展和科学技术的突飞猛进，机器人已广泛应用于码垛、涂胶、弧焊、喷涂、搬运等各行业，在产品的生产过程中，代替人工来完成一些生产工序，不仅能提高生产效率，降低成本，更能提高产品的质量。机械手是搬运机器人的一个重要的组成部分，它作为直接的执行部位，本身的结构、重量和外形尺寸对整个机器人的工作性能和技术性能有着直接的影响。因此，机械手的结构优化，性能改善有着重要现实的意义[卜副。l建模搬运机械手是一个比较复杂的结构，建模时应尽量简化模型的规模，如线路板、制动器和倒角等对分析影响不大的部件或特征都可被忽略掉c‘_51。搬运机械手主要由大臂、转架、转轴和小臂组成，在Pro／E软件中建立模型，简化模型如图1所示...