砌体墙砌筑机器人结构稳定性分析及优化

摘要

目的 研究砌体墙砌筑机器人的机械结构稳定性及关键砌筑部件的动力学特性、静刚度特性、模态参数,通过相关特性、参数的分析来优化结构设计并检验设计结果是否满足工程实际需求.方法 应用3D建模软件建立机器人的三维模型,结合其关键技术参数运用拉格朗日函数建立砌筑机械臂的动力学模型;运用ADMS的Vie/Post Processor模块进行仿真,通过ANSYS Workbench软件对砌块夹具进行6阶自由振动分析;针对移动底盘进行线性静态结构分析.结果 小臂、大臂关节电机最大驱动力矩分别为57.55 N·m和20 N·m;分析得出夹具主要振型为弯曲和扭曲变形,频率为341.78 Hz时最大振幅为55.83 mm;底盘最大应力为82.112 MPa,安全系数为2.86.结论 通过大臂、小臂最大驱动力矩可以对工程中的关节电机进行正确选型;经计算安全系数可知底盘结构静刚度特性、结构强度满足工程要求;笔者的分析结果为机器人部件结构强化提供了优化设计思路,有助于提高整机结构稳定性及作业精度.