基于拓扑优化的间隔棒机器人机架多工况轻量化设计

来源：振动与冲击杂志2025年第14期北京时间：

作者：殷建刚，叶建锋，龙玲，姚宗，李登008lee@whu，尹双秀

单位：1.国网湖北省电力有限公司, 武汉430048;2.湖北华中电力科技开发有限责任公司, 武汉430079;3.武汉大学动力与机械学院, 武汉430072;4.武汉楚前电力技术有限公司, 武汉430205

摘要：为实现间隔棒机器人轻量化以降低其上线难度，本文对多种典型工况下的机架结构进行了有限元分析，并基于分析所得工况数据与设计经验，使用层次分析法得到具有导向性的权重分配方案。结合线性加权法，以各工况加权柔度最小为优化目标对机架结构进行连续拓扑优化，并对最终拓扑结构进行改良再设计与有限元分析。结果表明：经拓扑优化与模型重构后的新机架在线上行走、上装过程、地面待机三种工况下，最大应力分别降低1.6%、5.1%、3.7%，最大位移分别增大6.5%、15.9%、18.3%，机架质量由16.582kg减少至11.099kg，减重占比34.7%。<br>

关键词：间隔棒；轻量化；变密度法；层次分析法；拓扑优化