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混联型七自由度拟人手臂设计

作　者: 王玉明
导　师: 金振林
学　校: 燕山大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 拟人手臂冗余度冗余度机器人混联机构球关节尺度综合工作空间规划
分类号: TP241
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 263次
引　用: 1次
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内容摘要

拟人机器人是当今机器人研究领域最活跃的研究方向之一,而拟人手臂是拟人机器人的重要组成部分。本文对一种新型混联结构拟人手臂进行了分析与设计。该拟人手臂的肩腕关节采用了三自由度球面并联机构,使手臂的位置求解变得复杂。给出了正交三自由度球面并联机构的位置反解方程,有效提高了运算速度,进而获得了高效的手臂位姿正解方程。在建立了肩腕关节干涉模型的基础上,研究了结构参数与工作空间的关系,并综合了加工和装配的工艺要求优化了机构参数,完成了样机的设计。分析了拟人手臂的工作空间。在肩腕关节速度传递方程的建立过程中,运用三维线性空间中非正交基分析机构速度传递关系。分析了拟人手臂的运动学各向同性指标。建立了拟人手臂及各个关节的静力传递方程。以肩关节为例分析了拟人手臂并联环节的全域承载能力,规划了承受额定载荷时的工作空间,提供了并联关节驱动电机的选择办法。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-18
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 国内外拟人机器人发展现状  9-14
  1.3 课题意义  14-15
  1.4 设计方法及理论  15-17
    1.4.1 方案设计  15-16
    1.4.2 工作空间分析  16-17
    1.4.3 速度与力分析  17
  1.5 论文主要研究的内容  17-18
第2章拟人手臂方案设计  18-29
  2.1 概述  18
  2.2 人体手臂结构分析  18-23
  2.3 拟人手臂机构选型  23-28
    2.3.1 传动链的选择  23-26
    2.3.2 确定总体尺寸  26-27
    2.3.3 确定肩腕关节机构基本参数  27-28
    2.3.4 肘关节机构选型  28
  2.4 本章小结  28-29
第3章拟人臂位姿正解  29-39
  3.1 概述  29
  3.2 正交3-RRR 机构位置反解  29-33
  3.3 肘关节的位置解  33-34
  3.4 拟人手臂位姿正解  34-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章拟人手臂工作空间分析与结构设计  39-62
  4.1 概述  39
  4.2 肩关节工作空间分析与参数设计  39-54
    4.2.1 运动构件干涉模型  39-43
    4.2.2 基于工作空间的参数设计  43-54
  4.3 拟人手臂结构设计  54-57
  4.4 拟人手臂工作空间分析  57-61
  4.5 本章小结  61-62
第5章拟人手臂速度分析  62-72
  5.1 概述  62
  5.2 肩腕关节速度分析  62-65
  5.3 肘关节速度加速度分析  65
  5.4 拟人手臂速度分析  65-68
  5.5 拟人手臂运动学性能分析  68-71
  5.6 本章小结  71-72
第6章拟人手臂静力分析与设计  72-90
  6.1 概述  72
  6.2 肩腕关节静力分析  72-75
  6.3 肘关节静力分析  75-76
  6.4 拟人手臂静力分析  76-78
  6.5 肩关节静力学性能全域分析  78-89
  6.6 本章小结  89-90
结论  90-91
参考文献  91-96
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  96-97
致谢  97-98
作者简介  98

混联型七自由度拟人手臂设计

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