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作者：王翘楚;张静;史创;寇子明;郭宏伟;刘荣强;
单位：太原理工大学机械工程学院;燕山大学机械工程学院;河北省轻质结构装备设计与制备工艺技术创新中心;哈尔滨工业大学机电工程学院;
摘要：针对工业转运机器人普遍存在的末端轨迹误差大，多种转运需求难以适应等问题，基于混联机构和变胞机构的思想，设计了一种具有两种运动模式的可变胞混联机械手臂，并对腕部、肩部空间机构进行了刚度特性分析与优化。基于螺旋理论，根据自由度需求完成腕部和肩部机构的拓扑构型综合设计，继而通过变胞设计，实现运动模式切换。基于并联机构刚度叠加原理，建立了腕部、肩部机构的关节刚度模型，并以补偿误差为目的，提出腕部和肩部机构的刚度设计目标。以拓扑尺寸为设计变量，将刚度模型与刚度设计目标进行匹配，分析设计变量对刚度特性的影响，从而确定拓扑尺寸的设计方向。利用ANSYS软件对腕部和肩部机构进行静力学仿真，得到各个机构的关节最大变形量。仿真结果表明：在恒定载荷下，腕部机构拓扑尺寸调整后关节最大变形量增幅达2.85%～121.21%;肩部机构拓扑参数变化后各最大变形量降幅达3.18%～19.75%,验证了拓扑尺寸设计方向与机构的刚度设计方向一致。该研究为机构多目标优化以及误差补偿方法提供了参考。
关键词：混联机构;;螺旋理论;;变胞机构;;关节刚度模型;;误差补偿;;拓扑尺寸
基金资助：国家重点研发计划资助项目(2023YFB3407101);; 山西省科技创新领军人才团队资助项目(202204051002003);; 海安太原理工大学先进制造与智能装备产业研究院开放研发资助项目(2023HA-TYUTKFYF026)
