一种七自由度机械臂的研制.pdfVIP

第 10期 机械 设 计 与制 造 2011年 l0月 Machinery Design Manufacture 115 文章编号：1001—3997(2011)10—0115-03 一 种七 自由度机械臂的研制 邵艳呜-崔 泽1,2韩增军 李 戎 。 (，上海大学 机电工程与自动化学院，上海 200072) (z哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室，哈尔滨 150001) (3上海大众汽车有限公司 规划部，上海 201800) Thedesignofaseven——degreeredundantmanipulator SHAOYan—ming，CUIZe1,2HANZeng~un1,LIRong (SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，ShanghaiUniversity，Shanghai200072，China) (2StateKeyLaboratoryofRoboticsandSystem，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China) (ShanghaiVolkswagenAutomotiveCo．，Ltd，PlanningDepartment，Shanghai201800，China) 【摘 要】冗余度机器人相比较非冗余度机器人具有消除不可避免的奇异位形、躲避任务空间障 碍、克服关节运动极限等优点。介绍设计了一种新型的七 自由度机械臂，其结构设计是在6R机械臂的 基础上增加一个 自由度，是一种典型的冗余度机械臂。阐述了该机械臂的结构设计标准，并在此基础上 构建各连杆坐标系，计算了主要部件的转动惯量并据此选择了电机和谐波减速器，最后在有限元分析 软件ANSYS中对关键部件进行了有限元分析。仿真结果表明，所设计的部件性能达到设计要求。 关键词：七 自由度机械臂；冗余度 ；有限元分析 A【bstract】Containingmoredegreesoffreedomthanthetaskspaceneeded,itiseasyfortheredun- dnatmnaipuia!tortoavoidobstaclesnadovercomesingularitynadhasmoreflexiblemovementnadbigger workspace．Itintroducesa聊 typeofseven-dergeeofredundnatrobotmnaipulator．whichisakindoftypi— calredundantmanipulator；itsstructuraldesignisbasedonthe6Rmna ipulatoronwhichweaddadergee offreedom．Thendescribethestructuraldesing standards，nadonthisbasistobuildonthelinkpraameters． Therotationalinertiaofthemaincomponentsarecalculated，themotorandreducerraeselectedaccording totherotationalinertia．FinallythekeycomponentsraenaalyzedbythesoftwraeANSYS．Thesimulationre— suhsshowthatthestfifnessofthedesignedcomponentsmeetthedesingrequirements． Keywords：Seven-degreemanipulator；Redundancy；ANSYS 中图分类号：：TH16，TP241 文献标识码 ：A 1引言 (1)有利于消除工作空间内部的