申请/专利权人：之江实验室

申请日：2023-03-30

公开（公告）日：2024-02-02

公开（公告）号：CN116415459B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.02#授权;2023.07.28#实质审查的生效;2023.07.11#公开

摘要：一种薄壁结构的宏微观协同拓扑设计方法，包括以下步骤：1设置工况一和工况二2复合工况一和工况二，设计初始小腿模型并进行有限元计算；3采用拓扑设计的方法重构轻量化的小腿模型；4对重构轻量化的小腿模型，外表面的壳体厚度保持2mm，芯部替换成点阵结构；5根据有限元计算结果，对壳体进行变厚度设计；6对芯部的点阵结构进行晶胞变边长或者杆径变化设计；7对拓扑设计的结果进行动态迭代，获得均匀应力场。本发明还提供一种薄壁结构的宏微观协同拓扑设计方法的机器人小腿模型。本发明宏微观协同拓扑设计在实现结构件一体化、高美观度的基础上，总共减轻重量30％，同时强度和刚度满足机器人的使用要求。

主权项：1.薄壁结构的宏微观协同拓扑设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1根据机器人运动过程提炼两个步态作为两种工况，工况一为机器人一只脚站立、另一脚接触地面时的步态；工况二为机器人从低到高的起身步态；步骤2复合工况一和工况二，设计初始小腿模型并进行有限元计算；步骤3采用以最大刚度和最少材料为原则的拓扑设计方法来重构轻量化的小腿模型；步骤4对重构轻量化的小腿模型，外表面的壳体基础厚度保持2mm，芯部镂空，将芯部替换成点阵结构；步骤5根据有限元计算结果，对壳体进行变厚度设计，即在壳体内表面设置可变厚度区域，壳体内表面等效应力大时，可变厚度增加，等效应力小时，可变厚度减小；步骤6对芯部的点阵结构进行晶胞边长或者杆径变化的设计，采用软件GUI语言种参数设置或者编程软件中代码编写的方法，根据晶胞的边长或杆径关于空间位置的函数，来设置晶胞或者杆径的变化；步骤7对拓扑设计的结果进行动态迭代，趋近于获得均匀应力场；所述小腿模型具体包括四根拓扑小腿管5，相邻的两个拓扑小腿管5之间连接有多个拓扑小腿第一短柱52和拓扑小腿第二长柱53；四根拓扑小腿管5的底部连为一点；四根拓扑小腿管5的其中两根拓扑小腿管5的顶端连接有轴承安装面3，另外两根拓扑小腿管5的顶端连接有电机安装板2；轴承安装面3上设有拓扑小腿走线孔7；拓扑小腿管5的表面设有拓扑小腿表面壳体8，拓扑小腿表面壳体8上设有壳体连接孔局部加厚区域81；拓扑小腿管5的芯部设有芯部点阵9或者变密度点阵10。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 之江实验室 薄壁结构的宏微观协同拓扑设计方法及机器人小腿模型

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