燃气管道机器人行走轮架多学科优化设计

纪卫克; 张诚; 张昊楠; 曹建树; 王鹏智; 吴浩玚

doi:10.19770/j.cnki.issn.1008-2565.2021.03.002

北京石油化工学院学报 ›› 2021, Vol. 29 ›› Issue (3) : 7 -15. DOI: 10.19770/j.cnki.issn.1008-2565.2021.03.002

燃气管道机器人行走轮架多学科优化设计

纪卫克, 张诚, 张昊楠, 曹建树, 王鹏智, 吴浩玚

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摘要

燃气管道机器人作为一种集铺设、检测、修复为一体的工具在管道工程领域得到愈来愈广泛地应用。由于管道空间的局限性,在同等带载能力的情况下,机器人结构的轻量化就显得尤为重要。介绍了一种多学科耦合作用下的结构快速优化设计技术,提出将多学科设计方法应用于燃气管道机器人结构设计,实现了该机器人运动结构综合性能优化。建立行走架结构三维模型,以结构轻量化为设计目标,结构静强度、振动性能等为约束,基于多学科协同优化设计思想建立设计优化模型。通过应力分析、质量对比,结果表明,优化后的设计不仅满足强度,而且质量相比之前大幅度减轻,有利于节省成本,对于机器人的轻量化研究有重要意义。