轻型机器人操作臂的模块化组合式设计方法研究.pdfVIP

机械设计与制造 第 1期 154 Machinery Design Manufacture 2014年 1月 轻型机器人操作臂的模块化组合式设计方法研究 高力扬，侯月阳，吴伟国 (哈尔滨工业大学 机电_丁程学院，黑龙江 哈尔滨 150001) 摘 要：随着模块化机器人的技术日趋成熟，它的优化设计问题也越来越受到重视。以轻型串联式回转关节操作臂为研 究对象，提 出了一种以改变各个模块组合的方式和顺序为主的优化设计方法。该方法首先对建立所使用模块的数据库； 之后基于给定DH参数生成操作臂所有可行的装配形式表示数组，并基于所建立的数据库使用拉格朗日方程法建立操 作臂的显式动力学模型；最后对模块化串联操作臂的组合形式进行优化设计。给出了1个算例，对计算结果的分析证明 了所提出方法的有效性 关键词：模块化操作臂；优化设计方法；DH参数；动力学建模 ；拉格朗日方程 中图分类号：THI6 文献标识码：A 文章编号：1001—3997(2014)()1—0154—03 AModularDesignMethodofLightweightRobotManipulators GAO Li-yang，HOU Yue-yang。WU Wei-guo (SchoolofMechatronicsEngineering，HarbinInstituteofTechnology，HeilongjiangHarbin 150001，China) Abstract：Theoptimaldesignissueofmodularmanipulators moreandmorepaidattentions础 modularmanipulator technologymatures．Anoptimaldesignmethodisproposed，whosemainideaisbasedonalternationofthecombinationorder andmethodofmodulra，forlightweightrobotmanipulatorswithrotrayjointinseries．Thedesignmethodfollowsthesesteps： firstlyestablishesdatabasesofusedmodulraraebuih；secondlyanassemblyfo generationmethodbasedongiventheDH coefficientisappliedtogetallfeasibleassemblyarrays，anddynamicsmodeltothemnaipulatorsisestbalishedbasedonthe builtdatabasesbyusingthelagrangeequation；final~ctnoptimizationdesing ofthemanipulatorssicrariedouttogetthe optimalresultofthemodulracombinationmethod．AHexamplesigivennadtheresultconvincestheeffectivenessofthe proposedmethod． KeyW ords：M odularM anipulator；OptimalDesignM ethod；DH Coeffi cient；DynamicsM odeling；LagrangeEquation 1引言 变其各模块之问的装配形式得到较优动力学性能的设计方法。 随着工业机器人应用 日益广泛，使用模块化思想进行设计 2模块库的建立 具有缩短设计周期、降低设计成本且便于维护的优点，是有实际 2．1模块的划分与结构设计 意义的。机器人操作臂设计方法方面的研究成果大多由国外的研