遥控机器人升降装置的设计与研究

摘要

目前，高危作业环境机器人技术正在蓬勃发展，并逐步应用到实际中去。本文基于自主研发的遥控机器人系统平台，考虑核环境以及远程遥控的特殊性，对其升降装置展开具体的研究，研制了满足作业需求的升降装置样机，并总结了一套基于有限元仿真、实物测试、数理统计等现代设计方法的伸缩臂尺寸优化研究方法。 研究课题来源于“某退役工程源项调查项目”（15zh0224）。论文首先根据实际工况与设计要求，确定了伸缩臂的相关参数，建立了三维模型，并分析了实际工况下伸缩臂的静态性能；接着针对传统钢丝绳套环结构，通过分段受力分析及静力学仿真，找到了结构的应力集中点与不稳定因素，指出了钢丝绳的防滑措施。根据分析结果对其结构进行了优化，改善了静态性能，增加了结构对不同类型钢丝绳的适应性；然后制造了升降装置工程样机，并进行了定位、负载等功能测试。 最后根据仿真与测试结果对伸缩臂进行了关键部位的尺寸优化设计。对两级伸缩臂进行了正交设计，通过极差分析与方差分析，以较少的试验次数找到对伸缩臂等效应力影响较为显著的因素与较优因素组合；选取影响显著的因素对整体伸缩臂进行响应面试验，通过中心复合设计与回归分析得到了试验的响应面模型，并得到了最佳尺寸组合。对比改进前后伸缩臂的仿真情况，伸缩臂最大等效应力减小了17.1%，最大接触应力减小了15.3%，最大横向变形减小了4.6%，伸缩臂的静态性能得到改善，优化目的达到。

目录

第一个书签之前