基于格子结构单元的生物机器人的下肢轻量化研究
Huipeng Shen1,2, Liujian Wei3, Tianyu Zhang3
1Henan Key Laboratory of Superhard Abrasives and Grinding Equipment, Henan University of Technology, Zhengzhou, 450001, China. hpengshen@haut.edu.cn.
Scientific reports
|August 11, 2025
概括
本研究介绍了一种新的轻量级设计方法,用于使用格子结构的生物机器人下肢. 该方法优化结构单元,以提高机器人应用中的性能和减轻重量.
科学领域:
- 机械工程 机械工程
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 轻量化设计对于提高生物机器人的性能至关重要.
- 现有的方法往往缺乏对复杂的负载条件的全面评估.
- 格子结构为高强度与重量比提供了潜力.
研究的目的:
- 开发一种轻量化设计方法,用于生物机器人下肢,使用格子结构单元.
- 根据机械性能和重量建立一个系统的方法来选择最佳的格子结构.
- 通过在生物四足机器人上的实验应用来验证拟议的方法.
主要方法:
- 拓优化,为格子单位创建结构配置库.
- 格子结构的规范化和机械评估的刚度标准的建立.
- 在压缩,曲和扭曲下分析20个格子单位,使用一种新的复合重量计算方法.
- 分析层次过程 (AHP) 的应用,用于负载分析和最佳结构选择.
- 对生物四足机器人的下肢轻量化设计的实验验证.
主要成果:
- 创建了一个优化格子结构单元的库.
- 建立了一种在各种条件下评估格子结构性能的方法.
- 该方法成功地确定并应用了生物机器人下肢的最佳格子结构,实现了显著的体重减轻.
- 实验结果证实了轻量级设计的有效性.
结论:
- 拟议的方法为生物机器人轻量化设计提供了一个强大的框架.
- 该研究为开发高速,精确和轻量级机器人设备提供了技术支持和数据.
- 这项研究通过整合拓优化,机械分析和实验验证,推动了轻量级设计领域的发展.
