轻量化机械臂模块化关节的集成设计与优化
文献类型：期刊论文
| 作者 | 李鹏 |
| 刊名 | 中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)
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| 出版日期 | 2017 |
| 页码 | 79 |
| 关键词 | 模块化关节 优化设计 伺服性能提升 耦合 |
| 产权排序 | 中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所) |
| 英文摘要 | 以模块化关节为核心的轻量化机械臂由于具有高负载自重比、操作灵活、节能安全等优点而受国民经济多个领域青睐,并且随着我国经济产业的改造升级,越来越多研究单位研发模块化关节以满足市场需求。但是轻量化机械臂在一些伺服性能要求高的使用场合受到限制,究其原因是模块化关节结构动态特性造成机械臂伺服性能不佳,针对这个问题,本文使用新的方法设计模块化关节以提升机械臂的伺服性能。为了改善关节结构以提升关节动态特性从而提升机械臂的伺服性能,本文做了以下工作:介绍了使用传统方法设计模块化关节的过程,并分析关节传统设计方法的特点。为了探究影响关节伺服性能的结构参数,本文对关节动力传动系统进行数学建模与分析,并做出关节的开环传递函数以分析关节电机和传动系统结构耦合。分析了影响关节伺服性能的参数,其中有传动系统刚度,减速机速比,输出端惯量,电机轴系惯量,传动系统固有频率,电机机电特性固有频率,电机的尺寸,整个关节的重量。以提升关节伺服性能为设计导向,对关节整体布局进行再设计。依据影响关节伺服性能参数的分析确定关节优化目标,并分析了目标函数的约束条件。将连续变量离散化使用MATLAB编写程序,使用穷举法求得关节的目标函数最优值。将优化设计结果和使用传统方法设计的关节做伺服性能对比,并分析伺服性能提升的原因。设计了关节专用的抱闸,并用有限元方法校核其可靠性。使用有限元方法分析电机的磁场以确保关节电机的可靠性。使用有限元方法分析主要受力零件的强度和变形量,确保关节工作安全可靠,并估测了关节零部件变形对关节整体刚度的影响。经过对比分析得出结论:考虑关节电机和传动系统之间的耦合,以提升机械臂伺服性能为导向将关节电机和传动系统协同优化设计,使用此方法设计的关节伺服性能得到提高。 |
| 公开日期 | 2018-12-04 |
| 源URL | [http://ir.nimte.ac.cn/handle/174433/16724]  |
| 专题 | 2017专题 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李鹏. 轻量化机械臂模块化关节的集成设计与优化[J]. 中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所),2017:79. |
| APA | 李鹏.(2017).轻量化机械臂模块化关节的集成设计与优化.中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所),79. |
| MLA | 李鹏."轻量化机械臂模块化关节的集成设计与优化".中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所) (2017):79. |
入库方式： OAI收割
来源：宁波材料技术与工程研究所
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