学士学位毕业论文：多关节机械臂机构设计技术研究

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1、学位论文多关节机械臂机构设计技术研究学生姓名：梁正永学号：系部：机械工程系专业：机械电子工程指导老师：刘嘉论文提交日期：2014年06月论文答辩日期：2014年06月Ⅱ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保

2、留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：本论文属于日期：年月日日期：年月日Ⅱ摘要机器人的研究包括三个分支,机械臂(RobotArm)、机械腿(RobotLeg)和机械手(RobotHand)。这三个分支往往是分开研究的,其中以对机械臂的研究最为广泛。在最近20年中,机械臂技术得到巨大的发展,机械臂已广泛

3、应用于工业生产及人们生活的各个方面。机械臂从能完成一些简单的抓取、放置、喷漆和焊接操作,发展到能实现在印刷电路板上装插集成电路芯片和在汽车工业中装卸与传送零件这样复杂的操作。因此对机械臂的深入研究在现代制造装配和空间工程应用中起着非常重要的作用,对其更好的拓宽应用领域、服务工程实际都具有重要的理论价值和现实意义。本文主要应用机器人学理论、多体动力学理论及分析力学等理论,对对传统6R机械臂进行改造创新并建模、模态匹配分析、运动学及动力学方程的推导和基于虚拟样机技术的可视化仿真。具体成果如下：首先通过编写程序语言使机械臂能模仿人手的动作（c语言或c++）；再选择机械臂的传动

4、机构；其次再确定机械臂各个关节的速度、加速度等参数（雅可比矩阵）；然后根据设计所需，在选择机械臂各个关节传动机构的材料。最后对主要零件利用CAD-ComputerAidedDesign2012软件对主要零件进行二维建模，利用pro/Engineer软件对6自由度的机械臂进行三维实体建模、装配，并使用matlab软件进行构件各部件的运动仿真。关键词：机械臂；仿真模拟；动力学模型；C语言Ⅱ目录独创性声明…………………………………………………………………………………………Ⅰ摘要…………………………………………………………………………………………………Ⅱ第1章绪论…………………

5、……………………………………………………………………….11.1机械臂研究的意义………………………………………………………………………11.2国内外研究现状…………………………………………………………………………..21.3本文主要研究内容………………………………………………………………………4第2章五自由度机械臂的模态匹配分析…………………………………………...62.1五自由度机械臂PRO/E模型的立………………………………………….112.2五自由度机械臂模态参数计算……………………………………………….112.2.1基本组成零件分析………………………………………

6、……………..…….112.2.2部件级分析……………………………………………………………..………..212.2.3总装整体分析………………………………………………………..…….……252.4结论…………………………………………………………………………………………30第3章传动装置的设计………………………………………………………………….64第4章基于PRO/E六自由度机械臂的运动学可视化仿真与分析……323.1六自由度机械臂动力学仿真分析研究内容和方法…………………..323.2基于PRO/E的三自由度机械臂建模………………………………………….343.3六自由度

7、机械臂动力学仿真……………………………………………………..363.4小结……………………………………………………………………………………………39Ⅱ第4章六自由度机械臂的运动学及动力学分析……………………………..404.1六自由度机械臂的运动学分析……………………………………………….404.1.1六自由度机械臂正向运动学分析…………………………………….404.1.2六自由度机械臂逆向运动学分析….…………………………….…..444.2六自由度机械臂的运动学析…………………………………….……………..474.2.1机械臂机构系统