魯比克蛇形機(jī)械臂的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、模塊化可變形機(jī)器人是一種由許多功能相對(duì)獨(dú)立，并且具有一定感知能力的機(jī)械電子模塊組成的機(jī)器人，根據(jù)工作任務(wù)和周?chē)h(huán)境的變化而自主地改變自身的結(jié)構(gòu)配置，以最佳構(gòu)形去完成不同的作業(yè)和任務(wù);工業(yè)機(jī)械臂也是最早出現(xiàn)的機(jī)器人，它可代替人們繁重的勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門(mén)。二者的巧妙結(jié)合擴(kuò)大了機(jī)器人的應(yīng)用范圍，更由于模塊的均一性和互換性降低了制造及維護(hù)成本，提高了該機(jī)械臂的可靠性和可擴(kuò)展性。

2、這類(lèi)機(jī)器人在危險(xiǎn)、未知和非結(jié)構(gòu)環(huán)境運(yùn)行具有很大優(yōu)勢(shì)，比如空間、海洋、軍事偵察、廢墟營(yíng)救、核電站維修等。
　　本文提出一種魯比克蛇形機(jī)械臂的機(jī)構(gòu)構(gòu)形，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和仿真分析。主要內(nèi)容包括:魯比克蛇形機(jī)械臂機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的對(duì)比及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與動(dòng)力學(xué)仿真、構(gòu)形綜合研究和實(shí)驗(yàn)分析四個(gè)方面。
　　首先，根據(jù)魯比克蛇形機(jī)械臂的工作環(huán)境和任務(wù)，在參考已有魔尺蛇玩具的基礎(chǔ)上提出一種新的模塊化可變形機(jī)械臂的機(jī)構(gòu)構(gòu)形。該機(jī)構(gòu)系統(tǒng)主要由殼體

3、機(jī)構(gòu)和限位機(jī)構(gòu)組成。實(shí)現(xiàn)由一個(gè)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊旋轉(zhuǎn)和準(zhǔn)確停止在特定的位置，滿足含有多個(gè)模塊機(jī)構(gòu)的機(jī)械臂在舵機(jī)的控制下，實(shí)現(xiàn)任意角度的轉(zhuǎn)動(dòng)和停止，進(jìn)而來(lái)形成不同穩(wěn)定的構(gòu)形，并應(yīng)用有限元軟件對(duì)關(guān)鍵的零部件進(jìn)行了靜力學(xué)分析。
　　其次，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，通過(guò)旋量理論的方法對(duì)該機(jī)械臂進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)正解的求解，同時(shí)利用圖論的方法對(duì)其進(jìn)行了逆解的計(jì)算;并在MD ADAMS軟件中進(jìn)行了虛擬樣機(jī)的仿真，驗(yàn)證該機(jī)構(gòu)能完成預(yù)定任務(wù)，校驗(yàn)舵機(jī)選擇的正確性