一种用于GIS设备检测的操作臂的机构设计,首先依据机构参数以及全局灵活性指标比较了各种关节构型组合的优缺点,从而得出了适合于这里的机械臂的构型方案,然后以力可操作度,加速度性能,灵活性为目标函数,建立了优化求解机械臂运动学尺寸的数学模型,最终通过MATLAB提供的非线性优化函数,完成机械臂前两个杆件尺度优化,,并仿真计算操作臂的机构性能指标。虽然是针对于任务需求设计的,但对于通用的四自由度机器人的设计,有一定的参考价值。

针对GIS检测移动操作臂的作业要求,首次开展了一种五自由度操作臂的结构设计与优化。首先通过分析GIS检测的任务要求,完成操作臂构型尺度设计;假定均质杆件和集中负载,建立机械臂力学模型,基于抗弯截面系数的平方与截面面积的三次方比值最优完成主操作臂的截面形状和截面尺寸的设计;建立三维实体模型,基于有限元方法完成操作臂在不同工况下的应力分析,在此基础上,采用遗传算法对操作臂进行结构优化。优化后的结构尺寸使操作臂的质量明显减小且能够保证足够的强度和刚度。