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六自由度机械臂关节模块化技术研究

强欢  
【摘要】:近几十年来,随着制造业的快速发展,工业机器人技术与此同时也得到了高速发展,大多数工业机器人有4-6个运动自由度,其中2-3个自由度决定了末端执行器在空间的位置,其余2-3个自由度决定了末端执行器在空间的姿态。在工业机器人的应用中最常见的是六自由度机械臂。它是由六个独立的旋转关节串联形成的一种工业机器人,每个关节都有一套各自独立的控制系统。本文通过对国内外现有六自由度机械臂的研究,提出了模块化关节的设计方法。通过对不同驱动方式、传动形式的比较,完成了模块化关节的结构设计;分析关节的布线形式,结合模块化关节零部件的选型完成了布线设计;研究六自由度机械臂的不同构型,深入总结其优缺点,将模块化关节按照不同的组合形式串联成六自由度机械臂,提出了六自由度机械臂的总体设计方案。在完成六自由度机械臂机械结构的基础上,对运动学进行了分析,从而为运动控制及示教功能提供理论基础;最后对机械臂的总体结构进行动力学仿真,验证驱动元件和传动元件选择的合理性,并根据仿真中得到的数据对其中关键零件进行有限元分析,验证强度和刚度是否满足材料的性能要求。


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