魯比克蛇形機械臂的機構設計與分析.pdf

1、模塊化可變形機器人是一種由許多功能相對獨立，并且具有一定感知能力的機械電子模塊組成的機器人，根據工作任務和周圍環(huán)境的變化而自主地改變自身的結構配置，以最佳構形去完成不同的作業(yè)和任務;工業(yè)機械臂也是最早出現的機器人，它可代替人們繁重的勞動以實現生產的機械化和自動化，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。二者的巧妙結合擴大了機器人的應用范圍，更由于模塊的均一性和互換性降低了制造及維護成本，提高了該機械臂的可靠性和可擴展性。

2、這類機器人在危險、未知和非結構環(huán)境運行具有很大優(yōu)勢，比如空間、海洋、軍事偵察、廢墟營救、核電站維修等。
　　本文提出一種魯比克蛇形機械臂的機構構形，并進行了結構設計和仿真分析。主要內容包括:魯比克蛇形機械臂機構系統(tǒng)的對比及結構設計、運動學分析與動力學仿真、構形綜合研究和實驗分析四個方面。
　　首先，根據魯比克蛇形機械臂的工作環(huán)境和任務，在參考已有魔尺蛇玩具的基礎上提出一種新的模塊化可變形機械臂的機構構形。該機構系統(tǒng)主要由殼體

3、機構和限位機構組成。實現由一個舵機驅動模塊旋轉和準確停止在特定的位置，滿足含有多個模塊機構的機械臂在舵機的控制下，實現任意角度的轉動和停止，進而來形成不同穩(wěn)定的構形，并應用有限元軟件對關鍵的零部件進行了靜力學分析。
　　其次，對機構進行運動學分析，通過旋量理論的方法對該機械臂進行了運動學正解的求解，同時利用圖論的方法對其進行了逆解的計算;并在MD ADAMS軟件中進行了虛擬樣機的仿真，驗證該機構能完成預定任務，校驗舵機選擇的正確性