[发明专利]一种基于有限元技术的工业机器人整机刚度优化方法

权利要求书

1.一种基于有限元技术的工业机器人整机刚度优化方法，其特征在于：其具体步骤如下：

S1：初始模型有限元建模：建立机器人整机有限元模型，计算整机综合刚度K_w以及三方向刚度K_x、K_y、K_z；

S2：子结构划分：将机器人按照杆件和关节分割成i各子结构；

S3：调整子结构刚度参数：在有限元模型中调整各子结构刚度参数，计算调整后的整机综合刚度K’_w以及三方向刚度K′_x、K′_y、K′_z；

S4：计算整机刚度变化量：基于以上结果并计算各子结构对于整机刚度的贡献度系数以及三方向刚度的贡献度系数，得到D_Kw及D_K；

S5：判断设计是否合理：根据已有评价标准，判断各子结构刚度是否有可轻量化空间或设计风险；

S6：结构优化：若有可轻量化空间可进行结构有限元优化，减小刚度过设计，针对设计风险子结构需要进一步的结构有限元校核。

2.根据权利要求1所述的一种基于有限元技术的工业机器人整机刚度优化方法，其特征在于：所述的步骤S1中的建模是在选定任一工作位姿进行整机有限元建模。

3.根据权利要求1所述的一种基于有限元技术的工业机器人整机刚度优化方法，其特征在于：所述的步骤S1中整机综合刚度以及三方向刚度均为机器人末端点在单位力的加载条件下的位移响应。

4.根据权利要求1所述的一种基于有限元技术的工业机器人整机刚度优化方法，其特征在于：所述的步骤S2中子结构在有限元模型中需要为独立的零部件。

5.根据权利要求1所述的一种基于有限元技术的工业机器人整机刚度优化方法，其特征在于：所述的步骤S3子结构刚度参数针对不同零部件有不同表征形式，即连杆子结构为连杆的弹性模量，关节子结构为关节的扭转刚度。

6.根据权利要求1所述的一种基于有限元技术的工业机器人整机刚度优化方法，其特征在于：所述的步骤S5贡献度系数为利用归一化方法计算得出，即先计算出各子结构质量在整机中的质量占比系数，然后计算各子结构单位质量材料对整机的刚度贡献度系数。

7.根据权利要求1所述的一种基于有限元技术的工业机器人整机刚度优化方法，其特征在于：所述的步骤S6结构有限元优化为拓扑优化技术。