吴立华，白 洁，康国坡，李克天

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工业机器人经历多年发展，逐步朝着高精度、高速度发展，不但对工业机器人的控制提出了更高的要求，也对机器人的机械结构提高出了更高的要求，不仅要轻量化而且要具有足够的强度、刚度和具有较好的动态特性，这些相互冲突的目标，即为当下常见的多目标优化问题。

在结构优化方面，拓扑优化有着非常广泛的应用，拓扑优化是研究在给定的设计区域内寻求材料最优分布的问题，而将多目标的问题如何转化为单目标问题是当前的多目标拓扑优化基本方法和研究重点，目前国内有不少人开展了相关研究。饶柳生[1]等采用了一种通过折衷规划法和功效函数法转化而成的多目标拓扑优化方法改进了机床立柱的设计，张志飞[2,3]等针对汽车悬架控制臂进行了多目标的拓扑优化研究，提出一种基于折衷规划法归一化子目标建立综合目标函数、以灰色综合关联分析确定综合目标函数中子目标权重系数的方法。许辉煌[4]等将利用线型加权的多目标的拓扑优化应用在工业机器人的结构设计中。姚涛[5]等利用分析层级法确定多目标各子目标权重，将多目标问题成功的转化为单目标的问题。

本文选用某企业额定载重为6 kg的商用工业机器人本体的大臂作为分析对象，采用多目标的拓扑优化方法，通过动力学分析获得大臂在整个工作空间内的极限载荷，选择结构刚度和前几阶固有频率的提高作为优化目标。……