基于大臂并聯(lián)的四自由度機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、混聯(lián)型工業(yè)機(jī)器人能夠兼具串聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作空間大以及并聯(lián)機(jī)器人的高剛度、高精度等優(yōu)點(diǎn)，擴(kuò)大了機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍。本課題研究了一種四自由度的混聯(lián)型工業(yè)機(jī)器人，它的大臂采用并聯(lián)形式，并且驅(qū)動(dòng)電機(jī)全部下置到支架，能夠減輕機(jī)械臂的重量，提高機(jī)器人的負(fù)載能力，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
　　首先，對(duì)機(jī)器人結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的分析與研究，機(jī)器人采用了大臂并聯(lián)的形式，大臂與小臂仍然是串聯(lián)形式，這樣既能提高機(jī)器人的結(jié)構(gòu)剛性，又使得機(jī)器人

2、具有良好的工作敞開(kāi)性。本文重點(diǎn)設(shè)計(jì)出了一種依靠雙平行四邊形機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的腕部俯仰機(jī)構(gòu)，得益于機(jī)器人的大小臂電機(jī)不同軸這一特點(diǎn)，將腕部電機(jī)設(shè)計(jì)在了機(jī)架上，與大臂電機(jī)同軸，該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制容易等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)仿真驗(yàn)證，腕部俯仰機(jī)構(gòu)能夠提高機(jī)械臂的抗彎剛度。
　　其次，對(duì)這種大臂并聯(lián)的四自由度機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，利用D-H法建立了機(jī)器人的連桿坐標(biāo)系，從而對(duì)機(jī)器人的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了求解分析，求得機(jī)器人位姿狀態(tài)與各關(guān)節(jié)角之間的關(guān)系式，方便

3、接下來(lái)對(duì)機(jī)器人工作空間的求解。
　　再次，為了進(jìn)一步研究機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能，運(yùn)用解析法求解機(jī)器人的工作空間。首先求解出機(jī)器人各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，根據(jù)包絡(luò)線的原理編寫(xiě) Matlab程序，求解出機(jī)器人工作空間圖形，并對(duì)工作空間進(jìn)行了分析與研究。
　　最后，本課題以一種輕型樣機(jī)為實(shí)物驗(yàn)證對(duì)象，機(jī)械臂的材料選用鋁合金型材，在Solidworks中建立模型，考慮到機(jī)器人零件的運(yùn)動(dòng)慣性力對(duì)各關(guān)節(jié)處的影響，建立動(dòng)態(tài)靜力學(xué)模型，求解出機(jī)械臂的受