工业焊接机器人尺寸优化设计过程 选择优化设计方法为“Screening"，样本容量默认为1000，对于4参数的中心组合设计，设计点数为25。其中P1表示DS_XBJ, P2表示DS_ LBJ, P3表示DS_BG, P4表示DS_ SBJ,P5为大臂质量，P6为大臂最大变形。经过分析计算可得到如表5. 2所示样本点: 分析设计变量对目标变量的影响可得到如图5. 2所示各设计变量对目标变量灵敏度。尺寸灵敏度是通过数学方法计算得出大臂的静态、动态特性随所选尺寸参数变化的灵敏度，挑选出对大臂静动态特性影响比较大的尺寸。根据灵敏度的正负与大小，对大臂进行优化设计。其中灵敏度为正值，代表该尺寸增加时，目标函数值会增加;灵敏度为负值，代表改尺寸增加时，目标函数值减小。 由图5. 2可知，实验所设置4个参数与大臂具有正相关性，而与大臂最大变形具有负相关性。其中，DS_XBJ对大臂的质量以及大臂的最大变形量影响都最大，灵敏度分别为0.0737、-0.05858(负号表示负相关);DS_ SBJ对于最大变形量的影响最小仅为-0.012; DS_ LBJ对大臂质量影响最小仅为0.018。灵敏度具体数值如表5. 3所示。下面选取灵敏度最高的两个参数，给出其与状态变量与目标变量的响应图，图S. 3为DS_ SBJ与DS_XBJ对质量响应图，图5. 4为DS_ SBJ与DS_XBJ对最大变形的响应图。 根据表5. 1所设定的参数范围与目标变量，进行求解，得到三组候选设计点如表5. 4所示: 大臂初始质量为14. 432Kg，由第三章可知大臂最大变形为0. 043189mm，以上三个候选点都保证了最大变形量小于大臂初始最大变形。但是候选点1质量最小，因此选取候选点1作为设计参考数值。同时由表5. 2可知，增加DS_ LBJ，质量增加最小，同时可以显著减少变形量;减小DS_ SBJ, DS BG时，对最大变形量影响小，且可显著减少质量。参考表5. 3，将参数DS BG从65mm变成61 mm, DS_XBJ变为21 mm, DS_ SBJ从15mm变为13mm, DS_BJ从15mm变成16mm。参数修改后，大臂质量为13. 688Kg。 将修改后的三维模型导入ANSYS Workbench分析，如图5. 5为大臂应力云图，图5. 6为大臂变形云图: 将大臂优化后的应力、应变数据与第三章大臂有限元分析做对比可知:大臂的质量由14. 432Kg减小为13. 688kg，优化比5. 16%;最大应力增量很小，而且最大变形量略有下降，大臂优化前后数据对比如表5. 5所示:

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