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

1、混聯(lián)型工業(yè)機器人能夠兼具串聯(lián)機器人的結(jié)構(gòu)簡單、工作空間大以及并聯(lián)機器人的高剛度、高精度等優(yōu)點，擴大了機器人在工業(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)機器人，它的大臂采用并聯(lián)形式，并且驅(qū)動電機全部下置到支架，能夠減輕機械臂的重量，提高機器人的負(fù)載能力，具有良好的市場應(yīng)用前景。
　　首先，對機器人結(jié)構(gòu)進行深入的分析與研究，機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，這樣既能提高機器人的結(jié)構(gòu)剛性，又使得機器人

2、具有良好的工作敞開性。本文重點設(shè)計出了一種依靠雙平行四邊形機構(gòu)傳動的腕部俯仰機構(gòu)，得益于機器人的大小臂電機不同軸這一特點，將腕部電機設(shè)計在了機架上，與大臂電機同軸，該機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、控制容易等優(yōu)點。經(jīng)仿真驗證，腕部俯仰機構(gòu)能夠提高機械臂的抗彎剛度。
　　其次，對這種大臂并聯(lián)的四自由度機器人進行了運動學(xué)分析，利用D-H法建立了機器人的連桿坐標(biāo)系，從而對機器人的正逆運動學(xué)進行了求解分析，求得機器人位姿狀態(tài)與各關(guān)節(jié)角之間的關(guān)系式，方便

3、接下來對機器人工作空間的求解。
　　再次，為了進一步研究機器人的運動性能，運用解析法求解機器人的工作空間。首先求解出機器人各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動范圍，根據(jù)包絡(luò)線的原理編寫 Matlab程序，求解出機器人工作空間圖形，并對工作空間進行了分析與研究。
　　最后，本課題以一種輕型樣機為實物驗證對象，機械臂的材料選用鋁合金型材，在Solidworks中建立模型，考慮到機器人零件的運動慣性力對各關(guān)節(jié)處的影響，建立動態(tài)靜力學(xué)模型，求解出機械臂的受