解析六自由度焊接机器人大臂模态分析及优化

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1、第2期组合机床与自动化加工技术NO．22016年2月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueFeb．2016文章编号：1001—2265(2016)02—0036—03DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2016．02．011六自由度焊接机器人大臂模态分析及优化水林义忠，廖继芳，刘庆国，徐俊(广西大学机械工程学院，南宁530004)摘要：针对六自由度焊接机器人大臂的结构特点，运用有限元分析方法，建立了大臂的有限元计算模型，进行模态分析，给出了大臂前六阶固有频率和相应振型。对影响大臂动静态特性的结构参数

2、进行灵敏度分析，确定了大臂主要结构参数对低价固有频率、最大变形量和质量的影响规律，指出大臂的结构优化方向。通过改变结构参数对大臂进行优化，改善了大臂的动静态性能，减轻了大臂的质量，为机器人其它零部件的优化提供了可借鉴的方法。关键词：焊接机器人；模态分析；workbench；优化设计中图分类号：TH166；TG659文献标识码：AModalAnalysisandOptimizationDesignoftheArmof6-DOFWeldingRobotLINYi—zhong，LIAOJi—fang，LIUQing-guo，XUJun(MechanicalEngineeringCol

3、lege，GuangxiUniversity，Nanning530004，China)Abstract：Accordingtothestructureofthearmof6一DOFweldingrobot，thefiniteelement(FE)modelwasestablishedandthemodeanalysisofthearnlwaspresentedbymeansofFEmethod．Thefirstsixnatu—ralfrequenciesandmodeshapesofthearnlweregiven．Andthesensitivityanalysisbasedo

4、nstaticanddy—namicperformanceofthestructuralparametersofthearnlwasperformed．Furthermore，thevaryingrulesofthefirstsixnaturalfrequencies，themaximumdeformationandqualityaffectedbythevalueofthechiefstructuralparametersoftheannwereconfirmedandtheoptimizationdirectionofthearnlwaspointedout．Finally

5、，thearlTlwasoptimizedbymodifyingthestructuralparameters．Asaresult，thestaticanddynamicperformancesofthearinareimprovedandthequalityofthearlnwasreduced．Afeasiblemethodfortheop—timizationdesignofrobotpartswasoffered．Keywords：weldingrobot；modalanalysis；workbench；optimizationdesign模态分析方法包括两大类，即有限

6、元分析法和O引言振动实验法。在机器人的结构设计阶段，利用有限焊接机器人除了必须具有良好的可靠性，适当元方法进行模态分析对发现结构设计的缺陷，改进设的工作空间外，其整体结构的静态特性和动态特性满计方案，减小产品制造失败率等方面具有重要的意义。足要求，尤其是动态特性，直接关系到机器人的工作时文中采用有限元分析法对机器人大臂结构进行模态分可靠性、稳定性。传统的结构设计，只考虑机器人的静析，给出其固有频率和振型，指出结构中相对薄弱的环态特性，对动态因素的考虑较少。考虑结构动态因素节，对其进行优化设计，并进行动静态特性校验。结果时，以经验修改几何参数和反复测试其性能为主要手表明，改进是可

7、行的。段。这大大降低设计的效率，延长设计周期，增加设计1有限元模态分析理论成本。在设计阶段，借助CAE软件，能有效模拟分析机器人整机结构的动静态性能，评定机器人结构设计对具有连续质量的零部件用有限元法进行模态分方案的优劣，提高机器人的一次性设计成功率。析，先对该零部件离散，建立由有限个单元组成的模模态分析用于求解设计结构或机器零部件的振动型，求解出各单元刚度矩阵[K]和质量矩阵[M]，通过特性，即固有频率和振型。通过模态分析，设计者可以节点与单元间的相互关系，对所有单元的刚度、质量矩发现机械