【摘 要】
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随着工业机器人在许多生产领域中发挥着越来越重要的作用,人们对机器人性能的要求不断提高,机器人必须具有良好的可靠性,而其动态特性直接关系到机器人在工作时的可靠性、稳定性。由于结构几何尺寸的随机性会影响系统的动态特性,而机械臂是机器人主要的支撑部件,因此对机器人整机进行模态分析,研究大臂的结构参数对整机动态特性的影响,并对其频率可靠性稳健设计有着十分重要的意义。本文的主要研究内容如下:（1）对机器人进
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随着工业机器人在许多生产领域中发挥着越来越重要的作用,人们对机器人性能的要求不断提高,机器人必须具有良好的可靠性,而其动态特性直接关系到机器人在工作时的可靠性、稳定性。由于结构几何尺寸的随机性会影响系统的动态特性,而机械臂是机器人主要的支撑部件,因此对机器人整机进行模态分析,研究大臂的结构参数对整机动态特性的影响,并对其频率可靠性稳健设计有着十分重要的意义。本文的主要研究内容如下:（1）对机器人进行三维参数化建模,并对机器人结构进行简化,利用ANSYS Workbench软件对其进行模态分析,求解出其固有频率及相应的振型。对极限工况状态下的机械臂进行静力分析和模态分析,得到了机械臂最大应力值、最大变形量和固有振型。（2）将ISIGHT软件和Workbench软件集成,进行试验设计,根据试验结果,筛选出大臂重要的几何参数作为设计变量。以试验设计数据库为基础,利用BP神经网络对整机最低固有频率与大臂各随机变量的函数关系进行拟合,进而构建出最低固有频率与临界频率的可靠性功能函数。基于可靠性相关理论方法,用一次二阶矩法对整机频率的可靠性及灵敏度进行计算,分析大臂各随机变量对整机可靠性的影响,并以Monte-Carlo模拟方法对一次二阶矩计算的可靠度进行验证。（3）基于可靠性稳健设计的相关理论,对影响整机频率可靠性的大臂随机变量进行了稳健优化。通过稳健优化设计,减轻了整机的质量,降低了频率可靠性灵敏度,使得系统的可靠度对设计参数变化表现的不再敏感,达到了可靠性稳健设计的目的。
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