随着中国制造2025的提出和***对高端制造业的大力支持,我国的机器人产业发展非常迅速,工业机器人也不断推陈出新焊接机器人。

 以十公斤弧焊机器人为基础,以轻质量、高刚度和高速度性能为目标,对机器人进行了有限元分析和结构优化。首先,根据研究内容需要,完成对负载十公斤的弧焊机器人的前期处理工作。简化机器人的参数模型,建立了机器人的结构简图和D-H参数表,完成零件图的绘制和整机装配。进行运动学分析和验证,求解其雅克比矩阵,为后文相关性能指标的提出奠定基础。分析了机器人的工作空间,可将之作为优化的约束条件或者评价优化效果的标准之一。 
库卡机器人
 其次,在ADAMS中对机器人进行动力学分析,找到机器人在其要求的整个工作空间内各零件工作状态*恶劣时候的位姿,在该位姿处对关键零件进行有限元分析。采用拓扑优化的方法对机器人的大臂结构进行轻量化设计,大臂通过拓扑优化,达到了减小质量的目的,同时提高了刚度。

 再次,根据机器人对运动灵活性和速度平稳性的要求提出了一些性能指标,包括工作空间距离性能指标、静刚度性能指标和全域速度综合性能指标。确定将静刚度性能和速度综合性能作为优化模型*终的优化目标,接着分析了优化目标之间的耦合性,确定各目标之间的关系。

 进行优化变量的灵敏度分析得出各优化目标对其变量的敏感程度,根据实际情况确定约束条件,针对多目标优化问题,通过分析比较,采用Pareto优前沿面方法选取优解组合。为避免出现局部*优解,同时提高求解的效率和收敛性,选择了NSGA-Ⅱ优化算法来求解优化模型。