高速龙门码垛机器人主梁多目标优化设计 王海天.pdf

高速龙门码垛机器人主梁多目标优化设计
Multi-objective optimization of main beam design for high-speed gantry stacking robot
王海天1，徐 慧2*，赵 越2，纪思奇2，赵庆跃2
WANG Hai-tian1，XU Hui2*，ZHAO Yue2，JI Si-qi2，ZHAO Qing-yue2
（1.北京***自动化研究所，北京 100120；
2.北自所（北京）科技发展股份有限公司，北京 100120）
摘 要： 工业机器人中龙门式机器人在工业生产、包装领域中被广泛应用。面向我国龙门式机器人对应的研究不是很
多，设定的龙门式机器人整体的尺寸为了满足刚度大多数是冗余的，过多的材料使用不仅会造成成本的增
加还会增加能耗。针对上述难题，针对高速龙门码垛机器人主梁受力和机械结构提出并搭建了多目标结构
优化的方案，通过改变横截面尺寸参数，获得了即可以减轻质量又可以提升刚度的优化结果。应用结果表
明主梁性能得到改善，并验证了该方案的可行性，为机械截面尺寸优化设计提供了良好的解决方案。
关键词：结构设计；多目标优化；近似建模；龙门式机器人
中图分类号：TH113.1 文献标志码：A 文章编号：1009-0134(2022)05-0114-05
0 引言 将影响垂直机械手运动。因此对进行优化设计是十分必要
的，既能保证主梁安全设计系数合理、机械结构合理，又
为了让我国从制造业大国向制造业强国转变，最终实
能节省材料，降低制造成本以保证龙门式机器人在长距离
现制造业强国，我国提出“中国制造2025”[1]。因此制造
高速运行中的高精度与稳定性。
业的自动化、智慧化是未来智慧工厂的发展方向，工业机
学者利用多目标优化方法在机械结构尺寸优化问题上
器人代表着智能与柔性的新型制造业模式，同时是我国制