[发明专利]基于有限元的六轴工业机器人动态性能优化方法

摘要

基于有限元的六轴工业机器人动态性能优化方法，本发明涉及六轴工业机器人动态性能优化方法。本发明为了解决机器人在高速运行过程中定位精度低的问题。本发明包括：一：确定每个零件的低阶模态频率以及刚度分布；二：对每个零件刚度最小的部位进行优化；三：建立六轴工业机器人整机的有限元模型；四：确定六轴工业机器人在三种关节角配置时的前六阶模态频率；五：进行六轴工业机器人刚柔耦合动力学建模；六：得到六轴工业机器人每个零件在作业过程中的最大应力节点、出现最大应力的时刻、应力分布图以及末端弹性偏移量；七：与六轴工业机器人的设计要求中的对比，若符合设计要求则结束，否则重新执行步骤一至六。本发明用于工业机器人领域。

主权项

1.基于有限元的六轴工业机器人动态性能优化方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一：对六轴工业机器人的每个零件进行模态分析，确定每个零件的低阶模态频率以及刚度分布；所述六轴工业机器人的零件包括小臂、手腕、大臂、底座、肘座和腰座；步骤二：根据步骤一确定的每个零件的刚度分布，对每个零件刚度最小的部位进行优化；步骤三：步骤二对每个零件进行优化后，建立六轴工业机器人整机的有限元模型；步骤四：对步骤三建立的六轴工业机器人整机的有限元模型进行模态分析，确定六轴工业机器人在三种关节角配置时的前六阶模态频率；所述三种关节角配置分别为当关节2和关节3均为0度，当关节2和关节3均为60度，当关节2和关节3均为90度；所述关节2为大臂摆动关节，关节3为小臂摆动关节；步骤五：采用步骤二优化后的零件在动力学分析软件中进行六轴工业机器人刚柔耦合动力学建模；步骤六：采用动力学分析软件对步骤五建立的六轴工业机器人刚柔耦合动力学模型进行分析，得到六轴工业机器人每个零件在作业过程中的最大应力节点、出现最大应力的时刻、应力分布图以及末端弹性偏移量；步骤七：将步骤六得到的最大应力节点、应力分布图以及末端弹性偏移量，与六轴工业机器人的设计要求中的对比，若末端弹性偏移量小于等于设计要求中的末端弹性偏移量，所有零件的最大应力小于等于设计要求中的最大应力，且步骤四中前六阶模态频率收敛，则符合设计要求；否则重新执行步骤一至步骤六。