輕型機械臂的結構分析及優(yōu)化設計.pdf

1、機器人被廣泛的應用到生產生活之中，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，對機械臂進行結構分析和設計，并在結構分析的基礎上對機械臂進行優(yōu)化設計，具體內容如下:
　　首先對機械臂進行了模塊化的設計分析，根據機械臂的關節(jié)分為大小兩個模塊，整個關節(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)化的基礎上進行了參數優(yōu)化，找到了在保證變形和強度的要求前提下找到了質量最輕的最優(yōu)方案。
　　其次，對機械臂的關鍵零部件以及整體進行了靜力學分析。通過Ansysworkbench軟件得到了關鍵零部件以及整臂的最大應力和最大變形的云

3、圖，通過模態(tài)分析驗證了輕型機械臂結構的合理性，避免了共振現象的發(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神經網絡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節(jié)空間速度的關系。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