计算机科学 > 机器人技术
[提交于 2025年7月22日
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标题: 基于变密度法的建筑机器人腿结构拓扑优化
标题: Topology Optimization of Leg Structures for Construction Robots Based on Variable Density Method
摘要: 在复杂地形施工环境中,机器人需要同时具备高载荷能力和移动灵活性,因此有较高的要求。 作为关键承重部件,机器人腿部结构的优化尤为重要。 因此,本研究聚焦于施工机器人腿部结构的优化,提出了一种基于SIMP(带惩罚的各向同性微结构)变密度方法的拓扑优化策略,并结合了结构再设计方法。 通过使用ANSYS进行有限元分析,全面验证了设计性能。 首先,进行了静态和模态分析,以评估初始设计的合理性。 然后,将基于SIMP的变密度方法应用于股骨部分,该部分占腿部重量的最大比例。 基于迭代计算,股骨进行了二次结构重构。 优化后,股骨的质量减少了19.45%,整个腿部质量减少了7.92%,实现了轻量化设计的目标。 最后,对重构后的腿部进行了静态和模态分析。 结果表明,优化后的腿部仍然满足结构性能要求,验证了轻量化设计的可行性。 本研究为轻量化施工机器人设计提供了坚实的理论和技术支持,并为其在复杂施工环境中的高效运行奠定了基础。
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