摘要機(jī)器人是自動(dòng)執(zhí)行人類工作的移動(dòng)設(shè)備。它不僅能自動(dòng)接受計(jì)算機(jī)和人的指令，而且能自動(dòng)運(yùn)行預(yù)先設(shè)計(jì)好的工作程序。同時(shí)，它還可以根據(jù)計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)的原理和工作程序采取行動(dòng)。近幾十年來，隨著工業(yè)機(jī)器人制造技術(shù)的不斷發(fā)展,機(jī)械臂的技術(shù)也趨勢成熟,為了使機(jī)械臂能更好地與周圍環(huán)境中的事物進(jìn)行交互、操作以及完成各項(xiàng)任務(wù),機(jī)械臂已廣泛應(yīng)用于了工業(yè)生產(chǎn)及其他人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面。工業(yè)機(jī)械臂的技術(shù)深入應(yīng)用研究從最初的使用機(jī)器抓取到清理物品到現(xiàn)在的工業(yè)汽車裝配制造上的汽車裝配具有重要的技術(shù)指導(dǎo)作用,對(duì)其更好的發(fā)展和拓寬工業(yè)應(yīng)用和在日常生活服務(wù)上的應(yīng)用具有歷史性的重大意義。本論文就關(guān)于機(jī)器人制造中機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建模仿真及動(dòng)力學(xué)分析進(jìn)行了探討研究。用ADAMS軟件對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行了動(dòng)態(tài)的仿真,本文分析了機(jī)械手在剛體運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)剛體的受力變化，為工業(yè)汽車機(jī)械手的剛體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了數(shù)據(jù)。另外還詳細(xì)介紹了對(duì)機(jī)械臂剛體、柔體的模型以及動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)分析。關(guān)鍵詞:機(jī)械臂仿真模擬動(dòng)力學(xué)模型目錄TOC\o"1-3"\h\u18536第一章緒論 422761.1機(jī)械臂研究的意義 4325681.2研究概況 567321.2.1串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)器人 578241.2.2機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模方法 6251431.2.3機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真 11294691.3本文研究內(nèi)容 121353第二章串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13140432.1多關(guān)節(jié)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1314912.1.1引言 13230582.1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1354542.1.3機(jī)械爪的設(shè)計(jì) 1324022.1.4舵機(jī)臂關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì) 1447972.1.5電機(jī)臂關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì) 142852.1.6皮帶帶動(dòng)整個(gè)機(jī)械臂的設(shè)計(jì) 1494972.1.7軸的設(shè)計(jì)及固定 151242.2多關(guān)節(jié)機(jī)械臂設(shè)計(jì)參數(shù) 1567152.2.1多關(guān)節(jié)機(jī)械臂性能參數(shù) 158852.2.2傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 15137822.2.3齒輪的設(shè)計(jì) 17246292.3關(guān)鍵部件強(qiáng)度校核 18147212.4本章小結(jié) 193477第三章串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 20301823.1機(jī)械臂正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 20168923.2機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 24303483.3本章小結(jié) 2422159第四章串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂剛體模型動(dòng)力學(xué)分析 2594384.1串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂剛體結(jié)構(gòu)模型動(dòng)力學(xué)方程 25308764.1.1機(jī)械臂零部件等效化慣量Ia 25256794.1.2機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)方程慣量矩陣D_(ij)項(xiàng)計(jì)算 26173154.1.3向心力系數(shù)與哥氏力系數(shù)的計(jì)算 31309314.1.4重力項(xiàng)的計(jì)算 31287824.1.5動(dòng)力學(xué)方程 33210054.2基于ADAMS的動(dòng)力學(xué)仿真分析 33271524.2.1模型建立與導(dǎo)入 33268374.2.2仿真實(shí)例 34245244.2.3動(dòng)力學(xué)仿真分析 3625664.3本章小結(jié) 3825386第五章機(jī)械臂關(guān)節(jié)柔性模型動(dòng)力學(xué)分析 391855.1關(guān)節(jié)的柔性特性及表示 39234965.1.1諧波減速器的扭轉(zhuǎn)剛度 39254295.1.2柔性關(guān)節(jié)的表示 4099015.2柔性關(guān)節(jié)機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)仿真分析 4287325.2.1工作流程 4295025.2.2仿真結(jié)果與分析 43110335.3本章小結(jié) 4424401第六章總結(jié)與展望 44221806.1全文總結(jié) 44167446.2展望 4510451致謝 4628062參考文獻(xiàn) 47第一章緒論1.1研究意義隨著現(xiàn)代創(chuàng)新技術(shù)的不斷發(fā)展,機(jī)械臂在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的自動(dòng)化管理方面的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。研究表明，提高機(jī)械臂工作效率的主要方法是設(shè)計(jì)重量輕、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。在機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能減小機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)傳遞的重量，機(jī)器人設(shè)計(jì)要合理，要減少慣性力量。目前在機(jī)械臂傳遞重量的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，最流行的思想和方法要求機(jī)械臂的每個(gè)關(guān)節(jié)都有一個(gè)動(dòng)力源，這就增加了機(jī)械臂關(guān)節(jié)的傳遞重量結(jié)構(gòu)的緊湊性和復(fù)雜性，從而使機(jī)械臂的傳遞重量增加。整個(gè)系統(tǒng)中的機(jī)械臂會(huì)相應(yīng)增加，機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量傳遞較大。因此，從機(jī)器人設(shè)計(jì)速度慢的角度，介紹了慣性矩機(jī)械手關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的單機(jī)驅(qū)動(dòng)工作原理。通過改變單驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的慣性力和運(yùn)動(dòng)傳遞結(jié)構(gòu)，減少了整個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)中的動(dòng)力源數(shù)目，并以一個(gè)機(jī)械手的動(dòng)力源系統(tǒng)作為其動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)中機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)傳遞系統(tǒng)它不僅不影響機(jī)械手原有的運(yùn)動(dòng)傳遞函數(shù)，而且能有效地降低整個(gè)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)傳遞權(quán)重，使整個(gè)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計(jì)合理，加大運(yùn)動(dòng)性能。1.2研究概況1.2.1串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)器人機(jī)器人制造技術(shù)是先進(jìn)智能集成控制技術(shù)、機(jī)械與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、材料技術(shù)和人類智能仿生應(yīng)用的重要工業(yè)技術(shù)過程。在電子機(jī)械工業(yè)、醫(yī)學(xué)、建筑業(yè)特別是國防軍事等現(xiàn)代科學(xué)工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中具有非常廣泛的重要用途。工業(yè)自動(dòng)機(jī)器人一般由負(fù)責(zé)控制和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行工業(yè)任務(wù)的器械機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)控制裝置、檢測系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制裝置和復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置系統(tǒng)和復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)械等幾個(gè)部分共同組成。關(guān)節(jié)手臂機(jī)器人又稱為活動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)器人,是現(xiàn)今工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域中最常見的一種工作形態(tài),廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人中各種機(jī)械自動(dòng)化的操作。關(guān)節(jié)手臂機(jī)器人是一種類似于人的關(guān)節(jié)機(jī)械手臂,有5或6個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。典型的機(jī)器人如PUMA、SCARA等，目前世界上一些著名的機(jī)器人都采用這種機(jī)械臂結(jié)構(gòu)(參見圖1.1)圖1.1關(guān)節(jié)型機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)械臂的主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是:手臂動(dòng)作靈活、運(yùn)動(dòng)量和慣性小、通用性強(qiáng),有很高的操作靈活性和操作自由度,它適用于任何運(yùn)動(dòng)軌跡或任何角度的復(fù)雜機(jī)械工作。它可以無限制地進(jìn)行編程，完成很多全自動(dòng)的復(fù)雜機(jī)械工作，它提高了批量生產(chǎn)的工作效率，完全可以代替許多不利于人類勞動(dòng)、難以完成、對(duì)員工健康有害的復(fù)雜機(jī)械工作。串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢狀況:(1)第一個(gè)階段，萌芽初級(jí)階段。1954年,第一臺(tái)智能自動(dòng)化可編程的機(jī)器人在加州大學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。1958年，發(fā)明家恩克爾伯格創(chuàng)立了Unimation公司，在1959年成功研制出世界上第一臺(tái)智能工業(yè)應(yīng)用機(jī)器人。(2)第二個(gè)階段是工業(yè)機(jī)器人的孵化期。1962年，AMF開發(fā)并生產(chǎn)了第一臺(tái)單臂圓柱坐標(biāo)機(jī)器人。1969年，日本研制生產(chǎn)了第一臺(tái)能行走的工業(yè)機(jī)器人。這類機(jī)器人只有記憶和存儲(chǔ)能力，只能進(jìn)行反復(fù)性的工作，對(duì)周圍環(huán)境沒有任何感知和反饋的能力。(3)第三階段，快速發(fā)展階段。1984年，醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人HelpMate在美國推出,可在大型醫(yī)院里為病人服務(wù)。1999年,日本索尼公司推出了醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人索尼愛寶。在此期間,隨著視覺傳感器、非接觸式視覺傳感器等信息處理技術(shù)的發(fā)展，各種感知醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于焊接、噴涂和搬運(yùn)。(4)第四階段是智能機(jī)器的應(yīng)用。在這一發(fā)展階段，隨著感知、計(jì)算和控制、圖像識(shí)別和自然語音圖像處理等人工智能技術(shù)的迭代升級(jí)、深度研究以及深度認(rèn)知學(xué)習(xí)等人工智能高新技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的智能服務(wù)化發(fā)展趨勢日益明顯。隨著我國現(xiàn)代數(shù)字計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代信息電子技術(shù)的不斷向現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)智能化的應(yīng)用方向快速優(yōu)化發(fā)展,機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷優(yōu)化擴(kuò)展和綜合應(yīng)用的不斷深化以及現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)機(jī)器人在FMS、CIMS三個(gè)系統(tǒng)綜合應(yīng)用領(lǐng)域中的群體綜合廣泛應(yīng)用,工業(yè)自動(dòng)機(jī)器人也在不斷向現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)智能化的應(yīng)用方向快速優(yōu)化發(fā)展,以更好地有效適應(yīng)"敏捷制造",滿足現(xiàn)代機(jī)器人產(chǎn)業(yè)多樣化、個(gè)性化的巨大市場需求。1.2.2機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模方式向量系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和分析系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本理論及其方法在機(jī)械臂建模中已經(jīng)得到了很好的利用。目前推導(dǎo)向量系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程的基本原理主要是拉格朗日方法。另外常用的方法還有變分原理、虛位移方程的原理以及推導(dǎo)Kane方程等,現(xiàn)在主要介紹一下拉格朗日的方法。(1)拉格朗日運(yùn)動(dòng)函數(shù)的定義方法:由于系統(tǒng)的位移動(dòng)能函數(shù)K和系統(tǒng)的位移勢能E之間的差異，拉格朗日運(yùn)動(dòng)函數(shù)的定義很簡單,即

L=K-E機(jī)器人的動(dòng)能可以表示為:，又因?yàn)?，拉格朗日方程表示如?，整理得到:，定義:，則有:，簡化得:，其中，稱為哥氏力和離心力矩陣,其元素可由下式表示:為重力矢量,它的表達(dá)式為:E(q)表示機(jī)器人操作臂的重力勢能：(2)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)速度雅可比矩陣jvi的推導(dǎo)根據(jù)機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)態(tài)特性，I—I運(yùn)動(dòng)矢量函數(shù)是機(jī)械臂在參考軸坐標(biāo)系下的平均速度運(yùn)動(dòng)矢量,它的值可由如列下式變換表示:（3）關(guān)于電動(dòng)機(jī)器人的機(jī)械操作臂移動(dòng)角度和速度的計(jì)算雅可比陣列和Jwi的代數(shù)推導(dǎo)

由于所建立的坐標(biāo)系的Z軸方向均相同,故所以可化為:可得:(4)機(jī)器人操作臂的哥氏力矩陣的推導(dǎo)將M(q)帶入得（5）機(jī)器人操作臂的重力矢量G(q)的推導(dǎo)1.2.3機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的仿真在上個(gè)世紀(jì)，已經(jīng)就有機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真的文獻(xiàn)。是一種非結(jié)構(gòu)化的編程語言。那時(shí)候人機(jī)雙方數(shù)據(jù)對(duì)換比較麻煩，而且相似度低，經(jīng)常出錯(cuò)，所以只用于科學(xué)研究工業(yè)領(lǐng)域,尚未推廣形成自己的商品仿真軟件。到了七八十年代,出現(xiàn)了大量的機(jī)械工程動(dòng)力學(xué)分析和計(jì)算仿真軟件,如Adina、Mark[1]、Sap5等，因此現(xiàn)在一些研究人員已經(jīng)開始研究并嘗試?yán)矛F(xiàn)有的通用軟件方法在市場上進(jìn)行操作。機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的分析，Orlandea和Berenyi仿真軟件在最近的文獻(xiàn)[2]中,利用了機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算仿真軟件和ADAMS的早期開發(fā)版本,對(duì)一個(gè)六十四自由度的工業(yè)分析機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行了連續(xù)加速度和路徑動(dòng)態(tài)綜合。在20世紀(jì)90年代，Z.Yang和J.P.Sadler在他們的文學(xué)作品中[3]和[4],采用了有限元分析仿真軟件，利用ANSYS的動(dòng)力學(xué)分析和仿真功能，對(duì)傳統(tǒng)彈性四桿機(jī)構(gòu)和三桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真。其仿真結(jié)果與目前傳統(tǒng)的彈性四桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真分析結(jié)果比較相似。但這些解決方案都未必能從根本上有效解決這一問題:用柔性桿FER的軟件系統(tǒng)進(jìn)行建模最終的結(jié)果很差，未能得到理想的重要的指標(biāo)。李論在以上相關(guān)文獻(xiàn)[5]中已經(jīng)首次地結(jié)合ANSYS和柔性桿FER的主要特點(diǎn)和功能，根據(jù)不同的實(shí)際應(yīng)用，建立了柔性桿機(jī)器人和其他柔性桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)仿真和設(shè)計(jì)模型，并給出了大量的計(jì)算實(shí)例。分析驗(yàn)證了其仿真模型的設(shè)計(jì)正確性。在下一步中，我們有必須對(duì)柔性機(jī)構(gòu)及關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討研究。1.3研究內(nèi)容本文主要研究和設(shè)計(jì)了一種輕型柔性串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂，在此基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)械臂的人體運(yùn)動(dòng)學(xué)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究和仿真，并對(duì)機(jī)械臂的多關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)進(jìn)行了分析。方法如下：本文首先系統(tǒng)地討論了多關(guān)節(jié)串聯(lián)機(jī)械臂系統(tǒng)的組成，詳細(xì)介紹了其結(jié)構(gòu)。接著分析了這種機(jī)械臂的流體運(yùn)動(dòng)學(xué)以及物理計(jì)算特性,運(yùn)用拉格朗日計(jì)算方法,推導(dǎo)并提出了關(guān)于機(jī)械臂的一種剛性流體矢量動(dòng)力學(xué)計(jì)算方程,運(yùn)用了哥氏雅可比矩陣以及哥氏剛體矢量動(dòng)力學(xué)等矩陣的計(jì)算方法等并進(jìn)行了一些相應(yīng)的物理推導(dǎo)。第二章串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1機(jī)械臂的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1.1前言機(jī)械臂在工業(yè)各領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用,然而,對(duì)它的應(yīng)用碰到了工程上的一些問題。第一機(jī)械臂靈活性問題,大多機(jī)械臂都是由于太過笨重,其功能不能很好的體現(xiàn);第二,機(jī)械臂的重量問題,充分考慮到這兩點(diǎn),既要機(jī)械臂可以靈活運(yùn)動(dòng),又要盡量減少機(jī)械臂重量。所以,采用重量輕的材料,小臂用靈活且重量小的舵機(jī)驅(qū)動(dòng),中臂和大臂受力大,采用力矩大的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng),可以有效解決上述問題。2.1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本文提出的機(jī)械臂傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)和思路之一就是極大地減輕了機(jī)械臂與本體的配重,減少了傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。除了機(jī)械臂采用輕質(zhì)的材料外,還將采用了舵機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的小臂進(jìn)行組合,利用了舵機(jī)的靈活,重量輕,以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)力矩大等的特點(diǎn)將二者很好地結(jié)合了起來,通過齒輪直接將電機(jī)手臂動(dòng)力直接傳給電機(jī)小臂。這樣既可以大大提高電機(jī)手臂的運(yùn)動(dòng)靈活性,空間的利用解決柔性的運(yùn)動(dòng)以及穩(wěn)定性的問題,又使舵機(jī)可以通過皮帶使其輕松地抓取一定長度和重量的物體。最后的齒輪旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)則是采用了穩(wěn)定性強(qiáng)的皮帶進(jìn)行動(dòng)力傳送。最后的機(jī)械爪采用連桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu),用氣缸作為電機(jī)動(dòng)力的來源。2.1.3機(jī)械爪的設(shè)計(jì)機(jī)械爪分別采用如圖所示的可以鍥合的結(jié)構(gòu),可以抓住小一點(diǎn)的物體。采用如圖所示連桿機(jī)構(gòu)可以把氣缸的動(dòng)力傳到爪子上面,中間滑塊連接氣缸和連桿機(jī)構(gòu)。因此,機(jī)械爪采用氣缸、滑塊、連桿、爪子相結(jié)合的抓取結(jié)構(gòu)(圖2.1所示)。圖2.1機(jī)械爪的鍥合結(jié)構(gòu)2.1.4舵機(jī)臂關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)小臂關(guān)節(jié)通過如圖所示的兩個(gè)舵機(jī)串聯(lián)靈活的實(shí)現(xiàn)多方位運(yùn)動(dòng),舵機(jī)重量小,運(yùn)動(dòng)靈活,是機(jī)械臂前部分最好的選擇,這樣既避免了機(jī)械臂笨重,又實(shí)現(xiàn)了靈活的功能(如圖2.2所示)。圖2.2小臂關(guān)節(jié)2.1.5電機(jī)臂關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)中臂關(guān)節(jié)的傳動(dòng)是通過如圖所示的直流電機(jī)帶動(dòng)齒輪完成小臂關(guān)節(jié)整體的轉(zhuǎn)動(dòng),電機(jī)的力矩大,由于齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)中臂關(guān)節(jié)所受的齒輪傳動(dòng)力矩比一般小臂更大,所需更大的齒輪作為動(dòng)力,所以一般采用直流傳動(dòng)電機(jī),電機(jī)經(jīng)過齒輪減速器帶動(dòng)齒輪減速后再根據(jù)其所學(xué)速度調(diào)節(jié)齒輪的減速比,所以對(duì)于齒輪的傳動(dòng),既采用可以根據(jù)所需控制的減速比,又采用可以準(zhǔn)確、穩(wěn)定、效率高的傳動(dòng)減速比的方式進(jìn)行控制,而直流電機(jī)座的傳動(dòng)是采用如圖所示的可以直接將齒輪固定傳動(dòng)到一個(gè)圓形臂上的特殊結(jié)構(gòu)和形狀,使得整個(gè)結(jié)構(gòu)很好的與圓形臂結(jié)合在一起(如圖2.3所示)。圖2.3中臂關(guān)節(jié)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1.6皮帶帶動(dòng)整個(gè)機(jī)械臂的設(shè)計(jì)由于兩軸的中心距較大,當(dāng)皮帶超載時(shí)，能有效減輕軸對(duì)軸的沖擊，吸收皮帶的振動(dòng)。當(dāng)皮帶過載時(shí)，可以防止皮帶損壞其他部件。因此，當(dāng)皮帶超載時(shí)，它在最終臂傳動(dòng)中有很大的優(yōu)勢,而過載時(shí)皮帶在最后臂帶動(dòng)的軸兩端進(jìn)行固定，可以很大的減少軸在傳動(dòng)時(shí)所受的摩擦和力偶,保護(hù)傳動(dòng)設(shè)施,因此皮帶在軸的兩端都可以固定(如圖2.4所示)。圖2.4基座的皮帶傳動(dòng)2.1.7軸的設(shè)計(jì)及固定軸是關(guān)節(jié)的主要支撐部件,其設(shè)計(jì)的合理性是否直接影響手臂運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和精確性。而軸的固定方式可以增加軸的壽命,增加穩(wěn)定性和精確性,將軸的兩端通過軸承固定可以使軸穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動(dòng),又保護(hù)到了軸,這樣軸收到的扭矩比固定單方向的方式大大減少。2.2多關(guān)節(jié)機(jī)械臂設(shè)計(jì)參數(shù)2.2.1多關(guān)節(jié)機(jī)械臂性能參數(shù)機(jī)械臂在伸長后的高度不超過922mm，采用4個(gè)軸數(shù)，用直流伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，分為主從兩級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，能抓取6KG的重物，運(yùn)動(dòng)范圍能達(dá)到460度/秒—720度秒。2.2.2傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算電機(jī)、減速器的選擇電機(jī)RE25RE35電壓:24v電壓:48v減速比:84:1減速比:71:1減速后轉(zhuǎn)速:110r/min減速后轉(zhuǎn)速:120r/min連續(xù)扭矩:20kg/cm連續(xù)扭矩:78kg/cm堵轉(zhuǎn)扭矩:200kg/cm堵轉(zhuǎn)扭矩:850kg/cm舵機(jī)MG995電壓:3-7.2V工作扭矩:13kg/cm轉(zhuǎn)速:0.13秒/60度(80r/min)計(jì)算各軸臂的轉(zhuǎn)速由相嚙合的兩個(gè)齒輪的傳動(dòng)齒數(shù)比可求得到的傳動(dòng)齒數(shù)比傳動(dòng)比i=wi/wj=ni/nj=zj/zi1關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)速n1=80r/min2關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)速n2=80r/minIh3=nh/n3=z3/zh=22/40=0.55故3關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)速n3=60.5r/minIh4=nh/n4=z4/zh=22/40=0.55故4關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)速n4=60.5r/minIh5=rh/r5=80/150=0.53故5關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)速n5=63.6r/min在高壓電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要考慮了受到電機(jī)驅(qū)動(dòng)力和載荷的不同,使用不同的高壓電機(jī)。同時(shí)，還考慮到降低維修成本和訂購方便，采用減速機(jī)相同功率型號(hào)采用諧波助推器減速機(jī)。電機(jī)11主要功途用于電機(jī)承受各種具有最大負(fù)載慣性力和驅(qū)動(dòng)力矩的起重負(fù)載,無偏移負(fù)重力矩。當(dāng)各臂在同一條縱向垂直線上且與所有負(fù)載的最大臂相互運(yùn)動(dòng)方向保持垂直時(shí),所有必需的負(fù)載驅(qū)動(dòng)力最大。根據(jù)力矩平衡方程:M=G1L1/2+G2(L1+L2/2)+G3(L1+L2+L3/2)+G4(L1+L2+L3)初算M=135N·M2.2.3齒輪的設(shè)計(jì)它的最小旋轉(zhuǎn)齒數(shù)自動(dòng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)可根據(jù)各臂的最小轉(zhuǎn)速比和最小滑動(dòng)齒輪模數(shù)所綜合決定的，最小滑輪齒數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)選擇最小齒輪臂的設(shè)計(jì)。同時(shí)也表示可通過選擇模數(shù)均勻值為4的傳動(dòng)齒輪(如下圖表2.1)。表2.1齒輪參數(shù)的設(shè)計(jì)小齒輪計(jì)算項(xiàng)目公式及數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果模數(shù)m4Mm齒數(shù)z22齒距pp=πm12.57Mm齒頂高h(yuǎn)ɑhɑ=m4Mm齒根高h(yuǎn)?h?=1.25m6Mm齒高h(yuǎn)h=hɑ+h?=0.25m1Mm分度圓直徑dd=mz88Mm齒頂圓直徑dɑdɑ=m(z+2)96Mm齒根圓直徑d?d?=m(z-2.5)78Mm大齒輪計(jì)算項(xiàng)目公式及數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果模數(shù)m4Mm齒數(shù)z40齒距pp=πm12.57Mm齒頂高h(yuǎn)ɑhɑ=m4Mm齒根高h(yuǎn)?h?=1.25m6Mm齒高h(yuǎn)h=hɑ+h?=0.25m1Mm分度圓直徑dd=mz160Mm齒頂圓直徑dɑdɑ=m(z+2)168Mm齒根圓直徑d?d?=m(z-2.5)150Mm中心距:?=m(z1+z2)/2=4×(22+40)/2=124mm2.3主要部件強(qiáng)度校核機(jī)械臂的各部位設(shè)計(jì)好后，要進(jìn)行靜力學(xué)的分析，檢查是否達(dá)到其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，驗(yàn)證構(gòu)件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、設(shè)計(jì)安全性和合理性。理論上，必須對(duì)每個(gè)機(jī)械手的部件進(jìn)行靜態(tài)分析，以檢查其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，確保安全,但在實(shí)際的設(shè)計(jì)中,某些機(jī)械非關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)尺寸和強(qiáng)度值往往由大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得出。下面以彎曲機(jī)械臂關(guān)節(jié)下連接板的部件為一實(shí)例,對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格的應(yīng)力分析,校核其強(qiáng)度。下連接板與端部之間的距離為933.5mm，重心為427.4N，下連接板在彎曲處的最大彎矩為402N/m，在矯直條件下。根據(jù)機(jī)械臂的彈性和結(jié)構(gòu)靜力學(xué)，可以直接確定機(jī)械臂連接材料和部件的長度和約束條件。在有限元分析軟件ANSYS中，對(duì)機(jī)械臂連接部分進(jìn)行了彈性和結(jié)構(gòu)靜力分析，選用的單元為solidl85對(duì)連接部件的長度進(jìn)行了網(wǎng)格計(jì)算和劃分,由于彈性模型是在機(jī)械臂Pro/E中以mm長度為單位進(jìn)行設(shè)計(jì)和建立的，因此在機(jī)械手的ANSYS中，輸入設(shè)計(jì)中各部件彈性模型的長度和單位應(yīng)統(tǒng)一確定為mm,然后根據(jù)輸入部件材料的彈性模量分別為2.06E+11Pa=2.06×10的5次n/m㎡、泊松比取0.3及密度7.8×10的6次kg/mm。通過網(wǎng)格計(jì)算后可以得出其變形的情況(參見圖2.5)和應(yīng)力分布(參見圖2.6)。圖2.5彎曲關(guān)節(jié)下連接板變形圖圖2.6彎曲關(guān)節(jié)下連接板應(yīng)力分布圖綜上所述，可以清楚地了解，需要最大變形量為0.069mm，最大所需應(yīng)力為171.78MPa，因?yàn)槟壳?5鋼結(jié)構(gòu)變形所需的最大應(yīng)力為355MPa，余量約為48%。,符合當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求。2.4本章小結(jié)本章首先介紹了串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂的傳動(dòng)設(shè)計(jì)，包括機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械爪設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)向臂的關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)等，然后對(duì)關(guān)鍵零位部分的強(qiáng)度進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性和安全性。第三章串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析多關(guān)節(jié)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析分為兩個(gè)部分，即正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)。正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析主要是根據(jù)已知的連桿參數(shù)和關(guān)節(jié)的變化量，確定坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)，求解出機(jī)械臂末端執(zhí)行器的結(jié)果；而逆運(yùn)動(dòng)學(xué)剛好相反，它是根據(jù)機(jī)械臂末端執(zhí)行器的解而求確定連桿參數(shù)以及關(guān)節(jié)變量。3.1機(jī)械臂正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析任何機(jī)器人的機(jī)械臂都可以看作是由關(guān)節(jié)連接起來的一系列連桿坐標(biāo)系。我們將為每個(gè)連桿建立一個(gè)坐標(biāo)系，并使用齊次變換來描述這些連桿的相對(duì)位置和姿態(tài)。它通常用于描述鏈接的相對(duì)位置與其下一個(gè)坐標(biāo)系之間的關(guān)系。一個(gè)簡單的矩陣本身用來描述鏈接和下一個(gè)坐標(biāo)系之間相對(duì)于鏈接的平移和旋轉(zhuǎn)的均勻變化。一個(gè)新的連桿定向機(jī)械臂必須同時(shí)具有至少六個(gè)新的連桿定向自由度。每個(gè)新的連桿導(dǎo)向自由度都應(yīng)該包含一個(gè)新的連桿導(dǎo)向自由度，并且連桿可以由運(yùn)動(dòng)的角度范圍內(nèi)任意方向進(jìn)行連桿定位與定向。其中,三個(gè)放在連桿上的自由度函數(shù)可以直接用于根據(jù)機(jī)械臂的動(dòng)作規(guī)定連桿運(yùn)動(dòng)時(shí)的位置,而另外三個(gè)放在連桿上的自由度用于其規(guī)定的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。六自由度鏈?zhǔn)綑C(jī)械臂是一種六自由度空間結(jié)構(gòu)，具有六個(gè)連桿和六個(gè)關(guān)節(jié)。在六自由度空間結(jié)構(gòu)中，為了描述機(jī)械臂末端執(zhí)行器的具體形態(tài)，可以在每個(gè)連桿和關(guān)節(jié)上建立這個(gè)坐標(biāo)系，并利用坐標(biāo)系間六自由度關(guān)系的變換矩陣進(jìn)行確定，更準(zhǔn)確地描述機(jī)械臂末端執(zhí)行器的具體位置。我們常用D-H法變換矩陣來創(chuàng)建機(jī)械臂的六自由度坐標(biāo)系，并對(duì)運(yùn)動(dòng)幾何方程進(jìn)行推導(dǎo)。利用齊次坐標(biāo)系的變換矩陣來描述每個(gè)關(guān)節(jié)的兩個(gè)環(huán)節(jié)相對(duì)于齊次固定桿的參考坐標(biāo)系之間的關(guān)系。利用齊次坐標(biāo)系的變換矩陣來論述關(guān)節(jié)中相鄰之間的連桿空間幾何關(guān)系，從而更準(zhǔn)確地推導(dǎo)出末端機(jī)械臂坐標(biāo)系相對(duì)于參考坐標(biāo)系的變換矩陣。圖3.1表示三個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié),每個(gè)關(guān)節(jié)都可以全方位活動(dòng)。第一個(gè)關(guān)節(jié)被指定為關(guān)節(jié)n，第二個(gè)關(guān)節(jié)被指定為關(guān)節(jié)n+1，第三個(gè)關(guān)節(jié)被指定為關(guān)節(jié)n+2，以此類推。連桿也可以用這種方式來進(jìn)行表示的，只要標(biāo)記形式與關(guān)節(jié)區(qū)別開來就行，不要混淆。為了用簡單的D-H法對(duì)每個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)進(jìn)行建模,所需要做的第一件重要事情就是為每個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)分別指定一個(gè)本地的參考坐標(biāo)系。因此,對(duì)于每個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié),都必須分別指定一個(gè)z軸和x軸,y軸不用進(jìn)行指定，因?yàn)樗谴怪庇趜軸和x軸的。圖3.1變換矩陣A可由表示四個(gè)運(yùn)動(dòng)的四個(gè)矩陣的右乘得到，矩陣A表示四個(gè)連續(xù)運(yùn)動(dòng)。由于所有變換都是相對(duì)于當(dāng)前坐標(biāo)系的，所以所有的矩陣都是右乘。從而得到結(jié)果如下:在電動(dòng)機(jī)器人的每個(gè)關(guān)節(jié)座上，它可以從每個(gè)關(guān)節(jié)門和第一個(gè)基座執(zhí)行器的位置手柄開始，然后反復(fù)變化，直到第二個(gè)基座執(zhí)行器的每個(gè)關(guān)節(jié)，然后反復(fù)變化，直到第三個(gè)，然后到機(jī)器人末的的門把手，最后到基座末端的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。例如若把每個(gè)放在基座上的每個(gè)變換都可以定義代數(shù)為:AN,則一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)可以直接通過使用變換矩陣得到許多個(gè)可以用來表示每個(gè)基座變換的代數(shù)矩陣。在一個(gè)圖中機(jī)器人的每個(gè)把手基座與其他機(jī)器人把手之間的總長度變換則為其定義形式為:其中N矩陣是關(guān)節(jié)矩陣的函數(shù),對(duì)于一個(gè)同時(shí)具有六個(gè)關(guān)節(jié)自由度的智能機(jī)器人而言,有6個(gè)關(guān)節(jié)A矩陣。為了能最大限度地簡化對(duì)取值A(chǔ)矩陣的計(jì)算,可以簡單地需要制作一張所有關(guān)節(jié)和每個(gè)關(guān)鍵連桿相關(guān)參數(shù)的取值A(chǔ)方陣矩陣計(jì)算表格,其中每個(gè)關(guān)節(jié)連桿和其他關(guān)節(jié)的連桿參數(shù)的取值都應(yīng)該可以從一個(gè)連桿機(jī)器人的具體工作流程原理和應(yīng)用示意圖上直接進(jìn)行初步確定,并且將這些每個(gè)連桿相關(guān)參數(shù)的數(shù)值組合可以代入一個(gè)新的A矩陣。表3.1D-H參數(shù)#Фdɑα1234563.2機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析運(yùn)動(dòng)學(xué)末端正解相對(duì)比較容易,采用D-H法建立運(yùn)動(dòng)學(xué)末端模型，從而求解出坐標(biāo)值。逆運(yùn)動(dòng)學(xué)末端逆解就相對(duì)沒那么簡單，它主要過程是根據(jù)已知的運(yùn)動(dòng)學(xué)末端坐標(biāo)系和執(zhí)行器參考坐標(biāo)系的位置，求出關(guān)節(jié)變量函數(shù)Ф1、Ф2、Ф3、Ф4、Ф5、Ф6。它不僅是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和軌跡控制的重要理論基礎(chǔ)，也是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的重要組成部分。然而，逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的最終解過程比正運(yùn)動(dòng)學(xué)的復(fù)雜得多，需要重點(diǎn)考慮的存在問題是存在性、唯一性和多解性。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中可逆解的連桿關(guān)節(jié)變量長度數(shù)目的數(shù)值大小，它主要取決于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中關(guān)節(jié)變量的個(gè)數(shù)、連桿的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、其他關(guān)節(jié)變量的值以及連桿運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的范圍。一般非零連桿的分子參數(shù)構(gòu)成關(guān)節(jié)的逆變量數(shù)目越多,運(yùn)動(dòng)學(xué)分子理論中構(gòu)成逆解的關(guān)節(jié)數(shù)目越多。由于機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)分析問題本身的特殊復(fù)雜性,要很好地建立一套通用的算法和理論是相當(dāng)困難的。目前有關(guān)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)械臂逆解的研究以及求解分析方法很多,其中，解析法[6,7]、幾何解析法[8]、符號(hào)法及數(shù)值分析方法[9]是主要方法。3.3本章小結(jié)本章深入地研究了串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)原理特性,講解了正向多關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)兩者的應(yīng)用情況以及兩者運(yùn)用過程中的一些重要關(guān)聯(lián)。第四章串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂剛體模型動(dòng)力學(xué)分析機(jī)器人的內(nèi)部動(dòng)力學(xué)主要用于研究在機(jī)器人上的驅(qū)動(dòng)力和扭矩。要使得機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)操作時(shí)顯示出足夠的速度來完成，必須要有充足的動(dòng)力來源以及機(jī)械臂在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)扭矩是否達(dá)到所操作的要求。本章講解通過建立和分析機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程，從而確定機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)力、質(zhì)量、加速度等一系列的動(dòng)態(tài)關(guān)系,并計(jì)算得出作用于完成在機(jī)器人特定的運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的最大驅(qū)動(dòng)力。通過對(duì)機(jī)器人內(nèi)部動(dòng)力學(xué)的分析,設(shè)計(jì)者和人員可依據(jù)作用于機(jī)器人的外部運(yùn)動(dòng)載荷進(jìn)行計(jì)算得出作用于機(jī)器人的最大加速運(yùn)動(dòng)載荷,進(jìn)而為了使機(jī)器人加速運(yùn)動(dòng)選擇合適的驅(qū)動(dòng)器[10]。本章在剛體結(jié)構(gòu)假設(shè)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析和深入討論了多個(gè)單關(guān)節(jié)機(jī)械臂串聯(lián)時(shí)，整個(gè)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和物理結(jié)構(gòu)特性，應(yīng)用了基于拉格朗日剛性整體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)方法,并建立了可串聯(lián)多個(gè)機(jī)械臂的多個(gè)單關(guān)節(jié)剛體基于機(jī)械臂結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的理論模型(第一章已經(jīng)詳細(xì)介紹講解過)。4.1串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂剛體結(jié)構(gòu)模型動(dòng)力學(xué)方程串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂系統(tǒng)的連桿坐標(biāo)系的設(shè)計(jì)以及描述已經(jīng)推導(dǎo)和計(jì)算。4.1.1機(jī)械臂零部件等效化慣量Ia除了利用驅(qū)動(dòng)控制機(jī)械臂等效傳動(dòng)力的關(guān)節(jié)臂和連桿的等效控制動(dòng)能以外,驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié)連桿上的機(jī)械臂與軸反向運(yùn)動(dòng)的其他等效傳動(dòng)力和控制機(jī)構(gòu)的等效控制動(dòng)能也不能為本文所用或忽視。各個(gè)傳動(dòng)控制關(guān)節(jié)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和各傳動(dòng)系統(tǒng)控制關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的等效動(dòng)能慣量函數(shù)可以直接公式表示為Ekai=1/2Iai&2，其中構(gòu)成各個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)控制關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的的最廣義等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及其利用驅(qū)動(dòng)軸對(duì)相應(yīng)的控制關(guān)節(jié)傳動(dòng)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和加速度的慣性矩矢量函數(shù)Iaij=∑IjKj2,式中就是Ii是傳動(dòng)控制關(guān)節(jié)中最廣義的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。對(duì)于本文所述的需要深入研究的各種串聯(lián)多功能傳動(dòng)點(diǎn)的關(guān)節(jié)可將機(jī)械臂各串聯(lián)傳動(dòng)點(diǎn)的關(guān)節(jié)均設(shè)定為使用廣義等效慣性轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩控制器的關(guān)節(jié),Iai代表等效慣性矩。根據(jù)具體的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),并且我們可以通過忽略各種慣性矩對(duì)控制傳動(dòng)軸各關(guān)節(jié)上的摩擦應(yīng)力比的最大損耗,可得各傳動(dòng)關(guān)節(jié)的控制驅(qū)動(dòng)軸和控制受力裝置上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣性向量,并用折算法得到其動(dòng)力傳動(dòng)到各關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸上的各種廣義徑向附加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(詳細(xì)參見設(shè)計(jì)表4.1)。各等效傳動(dòng)比是關(guān)節(jié)的一個(gè)廣義等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,式中Ii為其對(duì)機(jī)械臂各等效轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,Ki為其對(duì)各關(guān)節(jié)傳動(dòng)軸的等效傳動(dòng)比和摩擦慣量比。表4.1關(guān)節(jié)等效慣量表關(guān)節(jié)序號(hào)部件名稱傳動(dòng)比轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·㎡）等效慣（kg·㎡）1諧波減速器輸入2009.5×10-438.00諧波減速器輸出18.06×10-3電磁離合器1、21001.84×10-5中心傳動(dòng)軸2005.73×10-62諧波減速器輸入2009.8×10-439.20諧波減速器輸出18.09×10-3電磁離合器1、22001.13×10-4失電制動(dòng)器1005.57×10-53諧波減速器輸入1603.76×10-49.63諧波減速器輸出12.71×10-3電磁離合器1、21001.75×10-4中心傳動(dòng)軸2005.68×10-64諧波減速器輸入1603.85×10-49.86諧波減速器輸出12.81×10-3電磁離合器1、22001.62×10-4失電制動(dòng)器1005.57×10-55諧波減速器輸入2001.29×10-45.16諧波減速器輸出11.25×10-3電磁離合器1、21006.13×10-5中心傳動(dòng)軸2006.42×10-66諧波減速器輸入2001.35×10-45.40諧波減速器輸出11.38×10-3電磁離合器1、22005.96×10-5失電制動(dòng)器1005.94×10-56關(guān)節(jié)部件等效慣量Ia(量綱kg.㎡)4.1.2機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)方程慣量矩陣D_(ij)項(xiàng)計(jì)算(1)各連桿變換矩陣和到基坐標(biāo)系的變換矩陣由上一章實(shí)例討論分析的相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,它可以直接給出本文的重點(diǎn)，并討論串聯(lián)多關(guān)節(jié)運(yùn)行坐標(biāo)在移動(dòng)機(jī)械臂各運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，齊次多關(guān)節(jié)坐標(biāo)變換矩陣和{1}~{6}之間從串聯(lián)運(yùn)動(dòng)序列坐標(biāo)系延伸到基本的運(yùn)動(dòng)序列坐標(biāo)系{0}的串聯(lián)運(yùn)動(dòng)序列齊次關(guān)節(jié)變換矩陣基本結(jié)構(gòu)描述如下。①各連桿變換矩陣②{2}~{5}運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系得到閔可夫斯基運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的一個(gè)齊次變換矩C1c2-c1c2s10s2c20d1（4-11）-s1c2s1s2c100001c1c2c3－s1s3-c1c2s3-s1c3-c1s2-c1s2d3S2c3-s2s3c2c2d3+d1-s1c2c3-c1s3s1c2s3-c1c3s1s2s1s2d3（4-12）0001===0001(2)我們可以分別計(jì)算一個(gè)用于齊次函數(shù)變換的偏導(dǎo)矩陣一階齊次偏導(dǎo)和矩陣二階齊次偏導(dǎo)。(3)各連桿為慣性矩陣①各連桿質(zhì)心相對(duì)坐標(biāo)矩陣（單元尺寸m）②各連桿質(zhì)量矩陣(元素量綱kg)③各連桿的慣性運(yùn)動(dòng)張量(元素量綱kg㎡)④為慣性矩陣通式(元素量綱kg㎡)⑤各桿參數(shù)代入通式得到為慣性矩陣(4)連桿系統(tǒng)慣量矩陣按桿件序號(hào)分別寫成矩陣形式,4.1.3向心力系數(shù)與哥氏力系數(shù)的計(jì)算向心力系數(shù)Dijk和哥氏力系數(shù)Dijk按式（4-7）計(jì)算，即按照每個(gè)桿件的固定序號(hào)i,分別將其序號(hào)寫成矩陣的各種形式,哥氏力系數(shù)Dijk和向心力系數(shù)Dijk。4.1.4重力項(xiàng)的計(jì)算重力項(xiàng)系是Di按式(4-8)計(jì)算,即上式中,重力矢量(1)位置矢量每個(gè)桿的質(zhì)心相對(duì)于它的前關(guān)節(jié)坐標(biāo)系（在桿軸上）的位置矢量是(2)重力項(xiàng)矩陣重力項(xiàng)矩陣為各元素計(jì)算結(jié)果如下:4.1.5動(dòng)力學(xué)方程將上述各兩個(gè)關(guān)節(jié)綜合系數(shù)的計(jì)算結(jié)果代入式(4.5)中,可得第1關(guān)節(jié)一直至第6關(guān)節(jié)的一個(gè)流體動(dòng)力學(xué)關(guān)節(jié)系數(shù)綜合方程式,即是合并而成為一系列矩陣的系數(shù)形式(其中元素量綱數(shù)為N.M)4.2基于ADAMS的動(dòng)力學(xué)仿真分析ADAMS即機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析，該軟件是美國機(jī)械動(dòng)力公司開發(fā)的虛擬樣機(jī)開發(fā)軟件，該軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型。ADAMS是全球運(yùn)用最為廣泛的機(jī)械系統(tǒng)仿真軟件，用戶可以利用ADAMS在計(jì)算機(jī)上建立和測試虛擬樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線仿真，了解復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)性能。廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車機(jī)械工程、鐵路車輛及其裝備、制造工程機(jī)械等行業(yè)和領(lǐng)域[11]。4.2.1模型建立與導(dǎo)入在本研究中，首先基于Pro/E建立了機(jī)械臂的三維實(shí)體模型，然后通過機(jī)械臂的接口模塊Pro/E將其導(dǎo)入到機(jī)械手的ADAMS中，在Pro/E的環(huán)境中定義和約束機(jī)械臂的剛體，利用基于ADAMS的機(jī)械臂求解器對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真。界面Pro/E下建立的構(gòu)件模型（見圖4.1）要求用戶預(yù)先設(shè)置各種剛體和構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)密度和質(zhì)量信息。軟件模塊可以自動(dòng)計(jì)算并生成剛體的質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等模型信息。通過接口模塊Mechanis/Pro，將剛體的質(zhì)量密度和模型信息直接導(dǎo)入ADAMS中。圖4.1三維模型4.2.2仿真實(shí)例模擬機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是觀察和模擬機(jī)械臂的逐點(diǎn)運(yùn)動(dòng),機(jī)械臂各個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)末端沿特定空間某一特定曲線運(yùn)動(dòng),分析了仿真機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)端驅(qū)動(dòng)力矩與仿真機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)端驅(qū)動(dòng)力矩角的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。（1）添加約束底座接頭與地面連接牢固。其他幾個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由鉸鏈對(duì)直接連接。連接后，見圖4.2。圖4.2虛擬樣機(jī)模型(2)添加旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(3)定義運(yùn)動(dòng)函數(shù)根據(jù)計(jì)劃速度修改運(yùn)動(dòng)函數(shù)G-motion(4)建立位移測量功能在X、Y、Z三軸上任取一個(gè)方向，函數(shù)表達(dá)式是運(yùn)動(dòng)的一個(gè)點(diǎn)與起跑線上的固定點(diǎn)的標(biāo)記和固定在起跑線標(biāo)記之間的矢量差。(5)設(shè)計(jì)角度傳感器設(shè)計(jì)角度傳感器之后。利用各角度傳感器的角度函數(shù)作為傳感器的表達(dá)式，設(shè)置角度運(yùn)動(dòng)開關(guān)。本文根據(jù)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)模型中六個(gè)角關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度范圍的限制，利用傳感器功能建立了六個(gè)運(yùn)動(dòng)角度傳感器，對(duì)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)過程中六個(gè)角關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)角度范圍進(jìn)行測量和限制。(6)選擇計(jì)算精度該處仿真精度選擇高一點(diǎn)，以求得到理想效果;(7)設(shè)定仿真參數(shù)選取合理的仿真時(shí)間跟仿真步數(shù)。(8)測量關(guān)節(jié)角速度4.2.3動(dòng)力學(xué)仿真分析仿真控制過程設(shè)計(jì)結(jié)束后,進(jìn)入仿真數(shù)據(jù)后端的信號(hào)處理器和控制流程模塊,便于使用者用戶可以準(zhǔn)確地畫出各運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)末端關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度的線（詳見流程圖4.3）及端點(diǎn)左右移動(dòng)時(shí)的軌跡(具體參見流程圖4.4)、力矩(具體參見流程圖4.5)。圖4.3關(guān)節(jié)角度變化曲線圖4.4末端位置變化曲線圖4.5關(guān)節(jié)力矩變化曲線從空間和位置的變化曲線可以看出從圖4.4中計(jì)算出的機(jī)械臂終點(diǎn)的最大值，并且可以看到整個(gè)機(jī)械臂操作過程中空間位置的變化趨勢。從圖4.5中計(jì)算出的最大力矩是自由度關(guān)節(jié)的啟動(dòng)所需的最大動(dòng)態(tài)力矩，它反映了機(jī)械臂在自由度關(guān)節(jié)上的動(dòng)態(tài)變化趨勢、最大值和最小力矩值。由于在規(guī)劃致動(dòng)器時(shí)所能提供的最大力矩必須在規(guī)定范圍內(nèi)，才能有效地保證整個(gè)機(jī)械臂的正常操作；這樣得出的結(jié)論對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)械臂結(jié)構(gòu)提供了很大的幫助。從圖4.5可以看出，最大起動(dòng)力矩通常發(fā)生在第二臂自由度彎曲的關(guān)節(jié)1處，最大動(dòng)態(tài)扭矩為205.16nm。每個(gè)自由度關(guān)節(jié)的最大扭矩可在執(zhí)行器的規(guī)劃期間提供的最大扭矩范圍內(nèi)。最大扭矩不超過諧波聯(lián)合減速器的最大輸出扭矩，因此可以準(zhǔn)確地認(rèn)為機(jī)械臂減速器可以非常好地完成規(guī)劃所需的正常工作條件。4.3本章小結(jié)在本章內(nèi)容中，在剛體結(jié)構(gòu)假設(shè)的基礎(chǔ)上，研究了串聯(lián)多關(guān)節(jié)方程及機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)和物理特性。為了驗(yàn)證多關(guān)節(jié)方程的正確性,在本章的ADAMS中對(duì)多關(guān)節(jié)進(jìn)行了仿真,詳細(xì)介紹了多關(guān)節(jié)仿真的方法和步驟,分析了多關(guān)節(jié)仿真的過程和結(jié)果。第五章機(jī)械臂關(guān)節(jié)柔性模型動(dòng)力學(xué)分析在機(jī)器人系統(tǒng)中，傳動(dòng)軸產(chǎn)生的摩擦、旋轉(zhuǎn)裝置與軸承間的齒輪間隙、諧波系統(tǒng)中的減速器等因素是影響系統(tǒng)性能的重要因素。當(dāng)機(jī)器人在低速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，這些因素還不至于造成過大誤差。但在高速度的工作環(huán)境下,關(guān)節(jié)處的高度彈性和變形因素會(huì)對(duì)于機(jī)器人內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成磨損、產(chǎn)生誤差，還會(huì)對(duì)機(jī)器人的其它流體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)性能產(chǎn)生重要影響[12],因此，我們必須要考慮機(jī)器人內(nèi)部關(guān)節(jié)的柔性。為了使機(jī)器人在低速和高速環(huán)境下正常運(yùn)行不導(dǎo)致錯(cuò)誤,不發(fā)生偏差。本章首先分析了機(jī)械臂的串聯(lián)多關(guān)節(jié)的柔性和特性。然后，利用虛擬樣機(jī)分析系統(tǒng)對(duì)ADAMS軟件進(jìn)行了仿真分析，分析了關(guān)節(jié)的柔性對(duì)于機(jī)械臂真?zhèn)€系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。5.1關(guān)節(jié)的柔性特性及表示研究表明，串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂的驅(qū)動(dòng)力通過串聯(lián)諧波減速器的輸出，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)。而串聯(lián)諧波減速器的傳動(dòng)是通過利用關(guān)節(jié)柔性的元件控制傳遞機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。從多關(guān)節(jié)機(jī)械臂的整體機(jī)械結(jié)構(gòu)上可以分析,關(guān)節(jié)的機(jī)械柔性主要來自諧波減速器的彈性和變形。5.1.1諧波減速器的扭轉(zhuǎn)剛度諧波齒輪減速器廣泛地可以應(yīng)用于各種工業(yè)工程機(jī)器人的內(nèi)部關(guān)節(jié)機(jī)械傳動(dòng),其主要技術(shù)優(yōu)勢之一是聯(lián)合傳動(dòng)比大，運(yùn)行穩(wěn)定，傳動(dòng)工作效率高。它是理想的工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)傳動(dòng)裝置[13]。但由于其本身固有剛度不夠的巨大缺陷,在傳動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行傳遞較大應(yīng)力載荷時(shí)因其產(chǎn)生的較大彈性會(huì)使其剛度回差較大。通過測量諧波減速器的鎖定輸入并對(duì)鎖定輸出施加一定的載荷增量，測量了諧波減速器扭轉(zhuǎn)載荷的角位移和剛度系數(shù)。鎖定的角位移逐步增加，但是角位移曲線是非線性的，我們可以將它分段進(jìn)行確定它的斜率。本文所研究的串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂諧波減速器采用的組件是北京中克技術(shù)美公司制定的組件。該公司同時(shí)提供了其他型號(hào)的機(jī)械臂諧波減速器設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),如圖5-1、表5-1.XB3參照XB1型機(jī)械臂，確定了XB1型機(jī)械臂諧波減速器的三部分剛度試驗(yàn)數(shù)據(jù)和扭關(guān)節(jié)剛度試驗(yàn)數(shù)據(jù)。這三個(gè)部件的扭關(guān)節(jié)剛度是整機(jī)的兩倍以上。因此，參照表5.1，可以直接得到機(jī)械臂各類型串聯(lián)多關(guān)節(jié)諧波減速器扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的三部分及剛度試驗(yàn)參數(shù)（表5.2）。圖5.1XB1型諧波減速機(jī)"輸出扭矩-扭轉(zhuǎn)角"關(guān)系圖5.1.2柔性關(guān)節(jié)的表示(1)ADAMS中柔性關(guān)節(jié)的表示方法:①它直接由扭簧[14]表示，其中最重要的是代表彈簧的線性和非柔性接頭。比如，當(dāng)彈簧的扭轉(zhuǎn)角顯示是非線性彈簧時(shí)，可以直接用來表示彈簧扭轉(zhuǎn)角與扭力矩之間的剛度系數(shù)。換言之，我們可以使用它的樣條函數(shù)直接表示非線性彈性彈簧的關(guān)節(jié)，但是我們需要注意樣條插值法。來直接表示彈簧扭轉(zhuǎn)的角度與彈簧的扭轉(zhuǎn)力矩之間的剛度函數(shù)關(guān)系。只有當(dāng)樣條的扭轉(zhuǎn)力矩?cái)?shù)目確定得足夠多,才能有效保證整個(gè)計(jì)算過程和結(jié)果的直觀和精確性。②可以采用線性和扭矩的剛度函數(shù)形式表示[15]。它可以適用與所有關(guān)于線性和非線性柔性的關(guān)節(jié),一般可以采用BetweenTwoBodies的類型。剛度函數(shù)的關(guān)鍵是用非線性和f剛度函數(shù)表示二次剛度。(2)樣條函數(shù)的輸入在圖中ADAMS中應(yīng)當(dāng)采用樣條扭轉(zhuǎn)變形彈簧上的函數(shù)信號(hào)來直接表示力矩的運(yùn)動(dòng)柔性控制關(guān)節(jié),需要通過控制輸入樣條扭轉(zhuǎn)彈簧上的函數(shù)信號(hào)分別表示一個(gè)縱向扭轉(zhuǎn)變形彈簧的運(yùn)動(dòng)剛性和扭轉(zhuǎn)變形與其對(duì)應(yīng)力矩之間的一種剛性調(diào)節(jié)關(guān)系。由于樣條計(jì)算函數(shù)的相關(guān)數(shù)據(jù)一般比較多,不過都需要盡可準(zhǔn)確進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入,而一般都可以是通過Matlab等各種常用工具包或軟件直接下載生成樣條計(jì)算函數(shù)的相關(guān)數(shù)據(jù)文件。這些數(shù)據(jù)列表所生成的系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件均為兩列,分別指的是一列表示描述扭轉(zhuǎn)方向彈簧驅(qū)動(dòng)變形和表示與其項(xiàng)目相對(duì)應(yīng)的表示扭轉(zhuǎn)方向彈簧驅(qū)動(dòng)力矩。之后通過菜單對(duì)話框的一個(gè)菜單窗口輸入File>Import,導(dǎo)入將打開菜單輸入命令導(dǎo)入的菜單對(duì)話框。選擇“TestData”。最后，在函數(shù)對(duì)話框的一個(gè)FileToRead項(xiàng)中我們需要為其添入一個(gè)函數(shù)相應(yīng)的樣條數(shù)據(jù)輸入文件名,在其IndependentColumnIndex項(xiàng)中只要將其添上1即行就可以直接實(shí)現(xiàn)完成樣條計(jì)算函數(shù)的數(shù)據(jù)輸入[16]。(3)串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂柔性關(guān)節(jié)的表示在本文的兩個(gè)相關(guān)課題研究中,我們第一種研究方法主要是精確表示了各種柔性的運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié),利用了表示如下圖5.1所示的各種柔性運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)上的扭矩運(yùn)動(dòng)關(guān)系圖并擬合了各種柔性運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性。在ADAMS中額定剛度系數(shù)默認(rèn)的扭轉(zhuǎn)剛度單位系數(shù)是N·mm/deg,表5.2中我們使用的單位剛度系數(shù)是kgf.cm/rad。因此，我們需要換算系數(shù)1kgf.cm/rad=1.71nmm/deg，得到機(jī)械臂和多關(guān)節(jié)串聯(lián)諧波減速器的額定扭轉(zhuǎn)剛度系數(shù)（見表5.3）。各系列多關(guān)節(jié)的額定剛度和扭矩系數(shù)見剛度系統(tǒng)數(shù)表5.4.表5.3串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂諧波減速器扭轉(zhuǎn)剛度系數(shù)表（單位：N·mm/deg）表5.4關(guān)節(jié)額定扭矩表(單位:Nmm)5.2柔性關(guān)節(jié)機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)仿真分析5.2.1工作流程如圖，柔性剛體關(guān)節(jié)機(jī)械臂的設(shè)計(jì)與仿真工作流程圖。圖5.2柔性關(guān)節(jié)機(jī)械臂的仿真流程圖5.2.2仿真結(jié)果與分析我們采取根上一章的相同方法來做力矩進(jìn)行表示，可以直接得出非線性的力矩變化，如圖所示。圖5.3關(guān)節(jié)扭矩變化圖圖5.3與上一章的諧波柔性一樣，其轉(zhuǎn)矩峰值在正常范圍內(nèi)。諧波柔性由于減速器的扭矩剛性較大,其扭矩柔性對(duì)于關(guān)節(jié)扭矩的正常剛性變化和峰值影響不大。那么研究減速器關(guān)節(jié)的扭矩柔性就不能僅僅是簡單地考慮減速器的諧波柔性對(duì)于減速器的扭矩柔性,還可能需要綜合考慮其他的因素,關(guān)節(jié)扭矩的變化還可能需要通過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行測定。5.3本章小結(jié)本章先深入探討了柔性關(guān)節(jié)的非線性動(dòng)力學(xué)特性,并就其剛體表示機(jī)械臂方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析和討論。然后介紹了剛性桿柔性連接的動(dòng)態(tài)仿真模型及其工作過程。然后,利用第四章剛體表示模型和仿真實(shí)例的方法和條件進(jìn)行了柔性關(guān)節(jié)表示機(jī)械臂的非線性動(dòng)力學(xué)分析和仿真,對(duì)結(jié)果以及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析和比較。第六章總結(jié)與展望6.1全文總結(jié)機(jī)械臂多關(guān)節(jié)采用多個(gè)馬達(dá)的構(gòu)想大大增加了機(jī)械臂本身的重量，影響了在實(shí)際操作中的發(fā)揮，為了提高機(jī)械臂自重和載荷的技術(shù)理念。本文的課題研究人員采用了單馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的原理及方法結(jié)合了相關(guān)的技術(shù),設(shè)計(jì)制造出一種串聯(lián)多馬達(dá)關(guān)節(jié)的機(jī)械臂,對(duì)于機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力控制特性等問題進(jìn)行了相關(guān)的理論研究,為下一代機(jī)械臂的技術(shù)改進(jìn)和發(fā)展提供了參考。本文主要的研究工作內(nèi)容如下:(1)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用單馬達(dá)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的齒輪原理以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并且對(duì)機(jī)械臂中關(guān)鍵部位進(jìn)行了強(qiáng)度校核。(2)對(duì)串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂正向運(yùn)動(dòng)、逆向運(yùn)動(dòng)的方法進(jìn)行了分析。(3)模擬仿真實(shí)驗(yàn)分析方法采用先進(jìn)的ADAMS系列動(dòng)態(tài)模擬仿真實(shí)驗(yàn),分析圖像處理軟件對(duì)每一臺(tái)數(shù)控機(jī)械臂的整體結(jié)構(gòu)和主要運(yùn)動(dòng)控制情況分別實(shí)時(shí)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真,得出了每臺(tái)機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制過程中各個(gè)主要運(yùn)動(dòng)控制關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)曲線,并對(duì)每臺(tái)機(jī)械臂動(dòng)態(tài)仿真值和實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性情況進(jìn)行了定量數(shù)值仿真分析。(4)主要內(nèi)容研究了串聯(lián)機(jī)械臂中各關(guān)節(jié)的整體受力剛型、柔性串聯(lián)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)特性,分析了串聯(lián)機(jī)械臂受力柔性串聯(lián)運(yùn)動(dòng)中各關(guān)節(jié)的整體運(yùn)動(dòng)特性情況,為多關(guān)節(jié)串聯(lián)機(jī)械臂的關(guān)節(jié)受力柔型運(yùn)動(dòng)特性優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及實(shí)際應(yīng)用研究提供了理論依據(jù)。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分表示我們可以將其作為多個(gè)單關(guān)節(jié)機(jī)械動(dòng)力學(xué)的一種補(bǔ)償和測量，合并加入串聯(lián)機(jī)械臂的自動(dòng)控制系統(tǒng)管理智能系統(tǒng),以更好地有效實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)單關(guān)節(jié)機(jī)械臂系統(tǒng)的自動(dòng)高品質(zhì)控制管理和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)控制。通過系統(tǒng)仿真和運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明,該串聯(lián)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)本體和內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也完全符合實(shí)際,能夠很好地實(shí)現(xiàn)跟蹤高標(biāo)準(zhǔn)精度中任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)點(diǎn)。以Pro/E和ADAMS相結(jié)合的技術(shù)進(jìn)行了機(jī)器人的建模、仿真，并對(duì)其進(jìn)行了分析。該技術(shù)具有質(zhì)量高、效率高、便于操作，簡單易懂等特點(diǎn)。它適合任何一種仿真運(yùn)動(dòng)，對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加方便。6.2展望本文串聯(lián)多關(guān)節(jié)機(jī)械臂在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)分子等方