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题名机器人磨抛电磁直线执行器的结构优化设计及其热分析
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作者
鲍占忠
刘梁
徐照平
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机构
南京理工大学机械工程学院
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出处
《机械设计》
2025年第8期10-18,共9页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51975297,51875290)。
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文摘
针对目前机器人磨抛装置存在结构复杂、响应速度慢等问题,设计了一种基于电磁直线执行器驱动的电磁柔顺装置,并对其进行了结构优化设计和热分析。该装置采用电磁驱动使得磨抛响应速度更快,由机器人在磨抛作业时对磨抛装置的要求来确定电磁直线执行器的设计指标,采用的基于Halbach永磁体阵列的动圈式电磁直线执行器有效简化了磨抛装置结构,借助有限元法对执行器进行电磁场分析来验证其性能是否满足设计要求。为了更好地发挥执行器性能,采用BP神经网络算法和多目标遗传算法NSGA-Ⅱ对执行器结构进行优化设计,优化后的平均电磁力由115.9 N增大到142.4 N,增大了22.9%。另外,在Maxwell中建立执行器三维瞬态模型对其进行热分析,得到了执行器内铜耗和铁耗的变化曲线及各组成结构产生的损耗,再进一步通过Maxwell和Workbench的联合仿真,得到了执行器内的温升情况和温度分布,说明在执行器连续工作状态下,线圈和永磁体均远未达到220℃和150℃的极限工作温度,电磁直线执行器能够提高机器人磨抛装置性能并具有良好的应用前景。
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关键词
机器人磨抛装置
电磁直线执行器
结构优化设计
能耗分析
热分析
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Keywords
robot grinding and polishing device
electromagnetic linear actuator
structural optimization design
analysis on energy consumption
thermal analysis
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分类号
TH122
[机械工程]
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