自走式饲草推送机器人机架的拓扑优化与静力学分析

"基于拓扑优化的自走式饲草推送机器人机架设计" 自走式饲草推送机器人是一种创新的农业机械设备，旨在解决奶牛饲养过程中存在的饲草浪费和人工劳动强度大的问题。该机器人通过自动化的方式，可以高效地推送饲草，提高饲喂效率，同时减少不必要的损失。其关键组成部分——机架，在整个系统中扮演着至关重要的角色。机架不仅要连接和支撑各个机械部件，还必须能承受来自路面和饲草装载的各类力与力矩，确保机器的稳定性和耐用性。 在设计自走式饲草推送机器人的机架时，采用了先进的拓扑优化方法。拓扑优化是一种结构优化技术，它通过对结构的内部布局进行数学建模和计算，以最小化材料用量，同时满足预设的性能指标。在本研究中，研究人员利用ANSYS这一强大的工程模拟软件进行了拓扑优化设计，旨在在保证机架功能的前提下，尽可能减轻其重量，以达到节省材料、降低成本和提高整体性能的目标。 经过拓扑优化设计后，机架的结构得到了显著改进。通过ANSYS进行的静力学分析验证了优化设计的效果。分析结果显示，优化后的机架不仅在结构上更为合理，力学性能也得到了提升，能够更好地承受工作中的各种载荷，而且其轻量化设计有助于减少机器的整体质量，从而降低能耗，提高运行效率。 此外，这种基于拓扑优化的设计方法也具有一定的通用性，可以为其他类似机械设备的机架设计提供参考。通过精确的计算和优化，可以预期未来农业机器人将更加高效、耐用且经济，有助于推动现代农业的自动化进程。 关键词：机器人；机架；拓扑优化；静力学分析；ANSYS 该研究由国家科技支撑项目资助，由中国农业大学工学院的科研团队完成。其中，梁盛好、朱凯等人为主要贡献者，他们在嵌入式系统、机电一体化领域有着深入的研究。通信联系人谭彧教授专注于车辆智能控制及机电一体化技术研究，是该领域的专家。该论文的发表，展示了中国在农业机器人技术和优化设计方面的最新进展。