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

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

2、傳感器等部件等集于一體。對(duì)機(jī)械臂的動(dòng)力來源、電機(jī)、減速器、編碼器等重要單元進(jìn)行了選擇;根據(jù)機(jī)械臂的三維模型對(duì)整臂進(jìn)行了實(shí)體裝配。對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過拓?fù)鋬?yōu)化顯示了機(jī)械臂找到了可以挖去的部分。在拓?fù)鋬?yōu)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化，找到了在保證變形和強(qiáng)度的要求前提下找到了質(zhì)量最輕的最優(yōu)方案。
　　其次，對(duì)機(jī)械臂的關(guān)鍵零部件以及整體進(jìn)行了靜力學(xué)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(yàn)證了輕型機(jī)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(jìn)的D-H坐標(biāo)對(duì)輕型機(jī)械臂進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，基于蒙特卡洛法分析了機(jī)械臂的工作空間。通過解析法對(duì)機(jī)械臂的逆解進(jìn)行了求解，并通過RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)機(jī)械臂的逆解進(jìn)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(duì)機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了推導(dǎo)，得到了六自由度機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)方程。利用ADAMS仿