輕型機械臂的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、機器人被廣泛的應(yīng)用到生產(chǎn)生活之中，為人類社會的進步起到了重要的推動作用。輕型機械臂是在《中國制造2025》的背景下快速發(fā)展起來的，不同于傳統(tǒng)機器人，輕型機器人具有質(zhì)量輕、占地小、精度高、負載自重比大以及安裝方便等優(yōu)點。本文以輕型機械臂為研究對象，對機械臂進行結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計，并在結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上對機械臂進行優(yōu)化設(shè)計，具體內(nèi)容如下:
　　首先對機械臂進行了模塊化的設(shè)計分析，根據(jù)機械臂的關(guān)節(jié)分為大小兩個模塊，整個關(guān)節(jié)模塊將電機、減速器、

2、傳感器等部件等集于一體。對機械臂的動力來源、電機、減速器、編碼器等重要單元進行了選擇;根據(jù)機械臂的三維模型對整臂進行了實體裝配。對機械臂進行了優(yōu)化設(shè)計，通過拓撲優(yōu)化顯示了機械臂找到了可以挖去的部分。在拓撲優(yōu)化的基礎(chǔ)上進行了參數(shù)優(yōu)化，找到了在保證變形和強度的要求前提下找到了質(zhì)量最輕的最優(yōu)方案。
　　其次，對機械臂的關(guān)鍵零部件以及整體進行了靜力學分析。通過Ansysworkbench軟件得到了關(guān)鍵零部件以及整臂的最大應(yīng)力和最大變形的云

3、圖，通過模態(tài)分析驗證了輕型機械臂結(jié)構(gòu)的合理性，避免了共振現(xiàn)象的發(fā)生。
　　再次，利用改進的D-H坐標對輕型機械臂進行了運動學分析，基于蒙特卡洛法分析了機械臂的工作空間。通過解析法對機械臂的逆解進行了求解，并通過RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對機械臂的逆解進行了求解，為逆解的求解提供了一種新的思路。建立了雅可比矩陣來反映操作空間速度與關(guān)節(jié)空間速度的關(guān)系。利用拉格朗日法對機械臂的動力學進行了推導，得到了六自由度機械臂的動力學方程。利用ADAMS仿