3 形态演化的创新方法的应用.ppt

3 形态演化的创新方法的应用 3.1 在交互型机器人手臂设计中的应用 3.2 容积泵机构的进化创新 3.3 基于演化创新设计方法在混合搅拌机械设计中 的初步探讨 3.1 在交互型机器人手臂设计中的应用 1.问题来源及设计要求 2.设计思想及设计过程 3.最终设计结果 3.1.1设计目的及设计要求 设计目的：为交互型机器人Urbano设计手臂，实现6个自由度(含腕部)的机构，重量要求较轻，可实现手臂的自由快速移动，为人机交流提供身体语言的支持。 设计要求： 肩部:3个自由度 自由度分配 肘部:1个自由度 腕部:2个自由度 3.1.2设计思想及设计过程 原有设计的不足： 1.电缆易脱落于滑轮轨道 2.存在很多磨擦 3.各部件的形状和材料可以进行优化 4.存在一些不必要的部件，增加了机构的整体重量 5.对于实现一些复杂动作不够灵活 针对原有设计的不足之处 主要进行的设计有： 肩部设计 肘部设计 腕部设计 3.1.3 最终设计结果 机器人手臂的最终设计模型，应用软件为Autodesk inventor，基本实现最初设计目标:实现了6个自由度(含手腕)，使手臂可进行较复杂的动作，灵活度明显增强；设计过程中尽量避免磨擦因素，以滚动磨擦替代滑动摩擦以减小磨擦，使机构精度、构件寿命和噪音等方面得到了有效的控制; 所有部件从尺寸、外形和材料各方面的设计和选择均考虑了总体质量最轻的因素，减小了电机载荷，增大了安全系数; 在此机器人手臂的设计过程中对于基于演化的创新理论的应用还处于寻找方法的初级阶段，所以未能使用计算机实现自动创新设计，对于图谱和变量提取部分只是在肩部、肘部和腕部设计过程的小范围涉及，为最终基于演化创新理论的完成做准备。 总体设计图样 3.2容积泵机构的进化创新 3.2.1 容积泵：靠包容流体的空间的往复变化来实现流体泵功能的机构，实现包容空间的变化有无数种方式，长久以来存在各种各样的专利设计，总计不下上千种。 容积泵构成的基本原理：液压容积泵是靠密封容腔的容积变化来工作的。 3.2.2容积泵演化谱系的梳理 从容积泵的工作原理可以看出，要想构造出一种容积泵，关键是构造密封的变容部分，把机构里一对有周期性相对运动的机构进行密封，形成周期性变化的容腔，便可设计出各式变容式泵类机械。 3. 2. 3螺旋原理的进化图谱 3.3基于演化创新设计方法在混合搅拌机械设计中的初步探讨 3. 3. 1概述 搅拌机是搅拌设备的重要组成部分。 目前我国使用的间歇式搅拌机主要有两大类型:利用重力工作的自落式和强制物料按预定轨迹运动的强制式。 。 3. 3. 2设计的变量化表达 利用VB实现Autocad图形变量提取程序思想 变量表示 3. 3. 3进化逻辑的实现 本文通过对Autocad的VBA二次开发实现了对上述各变量的逻辑进化，当然这种进化是受机构本身特性所限制的，对于本设计包括双曲柄四连杆机构杆长定律，支撑轮、主动轮与滚筒的半径比例，支撑轮与主动轮的位置固定等。在考虑了这些因素后，变量将固定为支撑轮外径及其偏心距和滚筒内径及其偏心距。 3. 3. 4混合搅拌机械的初级演化图谱 Thank you！ 谢谢观赏！ * * *