多失效模式下工业机器人驱动器可靠性分析与优化

发布时间：2023-03-26 21:22

　　工业机器人是现今高端制造业最具代表性的装备,融合了机械、电子、传感、自动控制、人工智能等许多技术。我国作为世界上最大的工业机器人应用消费市场,自主研发的机器人在各方面与西方工业强国存在着不小的差距,尤其是高端工业机器人产品市场,大部分被西方国家占据。为了打破西方国家在高端工业机器人市场的垄断局面,加强国产工业机器人可靠性方面的研究刻不容缓。而驱动器作为工业机器人的核心零部件,其可靠性对工业机器人系统具有重大影响。本文以工业机器人电气驱动器为研究对象,在考虑多失效模式相关性的前提下,对其进行了可靠性分析、灵敏度分析以及对其关键结构进行可靠性优化研究,主要包括以下研究内容:(1)对工业机器人驱动器类型、特点、结构进行了详细的阐述,根据结构功能对驱动器进行模块划分,构建驱动器系统的可靠性模型并绘制其可靠性框图。根据文献资料和实际工程统计数据,整理其失效模式,找出相应的失效原因,通过对每种失效模式的风险优先等级进行评价,确定驱动器的主要失效模式,为开展可靠性分析做基础。(2)影响驱动器失效的因素有很大一部分是相同或是有关的,这些失效模式之间往往存在着相关性。本文采用多重响应高斯过程(Multi...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 工业机器人及其驱动器发展现状
        1.2.1 工业机器人发展现状
        1.2.2 驱动器发展现状
    1.3 多失效模式与失效相关可靠性研究现状
    1.4 研究内容与结构安排
第二章 工业机器人驱动器失效模式与失效机理
    2.1 工业机器人概述
        2.1.1 工业机器人的工作原理与分类
        2.1.2 工业机器人的结构
    2.2 工业机器人驱动器概述
        2.2.1 工业机器人驱动器类型与特点
        2.2.2 电气驱动器结构模块与各模块关系
        2.2.3 电气驱动器系统可靠性模型
    2.3 工业机器人电气驱动器主要失效模式与失效机理
        2.3.1 电气驱动器的主要失效模式
        2.3.2 驱动器主要失效模式的失效机理
        2.3.3 影响电气驱动器失效的主要因素
    2.4 本章小结
第三章 多失效模式相关下的工业机器人驱动器可靠性分析
    3.1 基于Kriging模型的可靠性分析方法
        3.1.1 Kriging模型
        3.1.2 AK-MCS方法
        3.1.3 AK-SYS方法
    3.2 多重响应高斯过程模型方法
        3.2.1 MRGP模型
        3.2.2 MRGP方法流程
        3.2.3 MRGP方法主动学习过程
    3.3 MRGP方法与AK-MCS、AK-SYS方法的验证与比较
    3.4 多失效模式相关下驱动器的可靠性建模与分析
        3.4.1 基于MRGP方法多失效模式相关下驱动器可靠性模型的构建
        3.4.2 多失效模式相关下驱动器失效概率的估计
    3.5 本章小结
第四章 工业机器人驱动器可靠性灵敏度分析
    4.1 全局灵敏度分析的定义
    4.2 全局灵敏度分析的一般方法
    4.3 基于MRGP模型的可靠性灵敏度分析方法
        4.3.1 全局灵敏度指标
        4.3.2 分析方法实施流程
    4.4 基于MRGP模型的工业机器人驱动器灵敏度分析
    4.5 本章小结
第五章 工业机器人驱动器可靠性设计优化
    5.1 可靠性优化与算法
        5.1.1 现代优化算法的原理特点与比较
        5.1.2 群体智能与粒子群优化算法
        5.1.3 遗传算法的基本运算流程
    5.2 PTH优化模型构建
        5.2.1 PTH的结构模型及其应力分析
        5.2.2 典型PTH的寿命预计模型
        5.2.3 PTH优化的目标函数与约束条件
    5.3 PTH优化及结果分析
        5.3.1 PTH优化过程与结果
        5.3.2 PTH优化结果分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间参加的科研项目与取得的成果



本文编号：3771760