基于正交机构的机器人肩关节静力学分析与结构参数设计

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10第5章肩关节的静力实验分析

第5章肩关节的静力实验5.1 引言由于肩关节机构是一种少自由度并联机构，其受力分析属于超静定问题，较难从理论上分析出这种肩关节机构的各运动杆件随动平台姿态变化的受力变化情况。

因此，在肩关节样机设计中，各运动杆件采用了等截面形状。

为了得到肩关节样机的各运动杆件随动平台姿态变化的受力变化情况，本章以实际应用为背景，主要考虑肩关节样机自转(β、γ均为零，α变化)情况下，研制一种肩关节样机静力实验装置，对肩关节样机进行静力实验分析，分析其各运动杆件随动平台姿态变化的受力变化情况，同时考虑其加工与装配工艺性，设计一种具有合理轮廓形状的运动杆件，为肩关节样机的进一步设计奠定理论基础。

这种新型6-DOF 串并混联拟人机械臂的受力较为复杂，本文主要参考这种新型6-DOF 机械臂在推拉物体、提取重物及抛投物体等几种典型情况下肩关节的静态受力状态，此时，肩关节对应受X F 、Y F 及Z M 三个力与力矩，如图5-1所示。

图5-1 加载力/力矩的布局Fig. 5-1 The positions of forces/torque appliedYXF YF XM ZZ O5.2 肩关节的实验装置设计5.2.1 加载方法本实验主要是在终端平台上加载标准载荷的情况下，测试各运动杆件随动平台自转姿态(β、γ均为零，α变化)变化下的受力变化情况，为各运动杆件的合理轮廓形状的设计提供理论基础。

因此，本实验在考虑实验装置结构不要太复杂和庞大的情况下，采用砝码式加载方案，并采用标准计量局提供的增坨作为标准重物。

5.2.2 实验装置的设计本文只考虑这种肩关节受X F 、Y F 及Z M 三个力与力矩，因此，实验装置必须实现沿X 轴和Y 轴方向力的加载及绕Z 轴方向力矩的加载，即两个方向力和一个力矩的布局，如图5-1所示，基于上述要求，提出了一种肩关节静力实验装置方案，如图5-2所示，这种试验装置主要由基座1、立柱2、软绳3、横梁4、加载帽5和滑轮组件6等部分组成，加载帽4周边的加载孔中心位于半径为110 mm 的同心圆上，圆心与肩关节的转动中心重合，所有滑轮组均可在一定范围内沿X 、Y 和Z 方向调整，通过加载帽4，为肩关节样机加载X F 、Y F 及Z M 三个力和力矩。

肩离断多自由度机器人型假肢肩部气动平衡机构的优化设计

【ｂｔａｔｈＯｂｔｒｓｅｉｈｓｅｒｅｆｅｄｍｗｉｏｌｅｊｉｒｅｙａＡｓｒｃ】ＴｅＭＤＦｒｏｃｏｔｓａｄｇｅｓｏｒｅｏ，ｈｃｓｕｄｒｏｔｓｄｉｎｂｏｉｐｈｓ６ｆｈｈｎｉｖｒｔｉｇｍｔｒｏｉｇｎａｋａｄｏｔｎｎａｔｒｏｅａｉｎ．ｏａｏｄｉｅｒｎｅｏｅｏａｎｏｏｆｒｗｎｉｇｂｃｎｆｒａｄａｌｅｒｏｆｒａｒｌｗｎｇｖｉｔｅｃｔｔｓｈｉｍｏｌｔｓｇＴｉｎｆｈ
第７期２１０１年１
文章编号：０１３９（０１０ — ０９０１０ — ９７２１）７００ — ３
机械设计与制造
ＭａｈｎｒＤｅｉｎｃｉｅｙｓｇ＆Ｍａｕｆｃｕｅｎａｔｒ９
肩离断多自由度机器人型假肢肩部气动平衡
机构的优化设计冰
樊炳辉邹吉祥孙高祚孙爱芹郑义
（山东科技大学，青岛２６１）６５０
ＯｐｉｉａｉｎｄｓｇｎｐｅｍａｉａａｃｔｕｔｒｆＤ０ＦｔｚｔｅｉｎｏｎｕｔｂｌｎｅｓｒｃｕｅｏｍｏｃＭ
ＫｅｒｓＰｏｔｅｉ；ｎｕａｉａａｃ；ＡＴＬＡＢ；ｔｍｉａｉｎａｇｒｔｍｓｙｗｏｄ：ｒｓｈｓｓＰｅｍｔｃｂｌｎｅＭＯｐｉｚｔｏｌｏｉｈ
中图分类号：Ｈ１文献标识码：Ｔ２Ａ
ｓａｅｎｄｃｒｉｇｏｑｅａｎｕａｉｓｐｏｔａｄｐｅａａｃｅｅｇｔｏｑｅｔｈｕ－ｐｃｄｒｕｅｄｉｎｒｕ，ｐｅｍｔｕｐｒｂｉａｏｔｔｂｌｎｅｔｉｈｒｕｈｓｏｌａｅｖｔｃｒｓｄｏｈｗｔｆｏｅｄｒｏｎＡｂｌｎｅｓｕｔｒｆｒｈｎｕｔｉｓｐｏｔａｅｉｎｄａｄｔｅｏｔａａｉｌｏｔｅｔｃｅｊｉＬａａｃｔｃｕｅｏｅｅｍａｃｕｐｒｂｉｄｓｅ，ｐｉｌｖａｅｈｒ — ｒｔｐｒｓｇｎｈｍｒｂｆｓｕｔｒｉｄｔｒｎｄａｗｌｔｅｋｎｍａｃｍａｅｔｃｌｏｅｅｅｒｅｔｌｈｄａｄｄｓｎｃｎｔｉｔｕｅｓｅｅｍｉｅｓｅｌｈｉｅｔｔｍａａｍｄｌｓｈｒｏｅｓｂｉｅｎｅｉｏｓａｎｓ，ｉｈｉｉｔｆａｓｇｒｎｂｅｔｅｕｃｉｏｓｕｔＬａｄｏｈｃａｏｐｅｅｓｅｏｉｌｏｕｉｓｉｇｔｎｂｔａｄｏｊｃｖｎｔｎｉｃｎｔｃｅＢｅｎｗｉｍｒｈｎｉｔａｓｌｔｎｏｔｙｔｅｐｉｉｆｏｓｒｖｓｈｃｖｐｍｏｓｅｈｏ－

提高机器人结构刚度及关节精度的方法

提高机器人结构刚度及关节精度的方法目前，各种机器人在人们生产生活中的应用越来越广泛，而在许多场合下机器人需具有移动的能力才能完成任务。

机器人作为最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值高、应用范围广。

作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。

随着企业自动化水平的不断提高，机器人自动化生产线的市场会越来越大，将逐渐成为自动化生产线的主要形式。

标签：机器人；结构刚度；关节精度引言工业机器人是集自动控制技术、传感技术、计算机技术等多种现代先进技术于一体的智能化装备。

工业机器人从上岗一直持续不断工作，直至更换，大大提高了生产效率；在某些危险工作环境下，采用工业机器人代替工人，有效改善了劳动环境，保障了工人人身安全；由于程序控制，工业机器人定位更加精确，加工精度更高，也提高了产品的质量。

1工业机器人优势改革开放以来，我国依托丰富的劳动力资源参与国际分工，在对外贸易和经济发展方面取得了举世瞩目的成绩。

然而，随着经济的持续发展和人口红利的逐渐消失，外贸出口尤其是制造业出口面临严峻挑战，制造业急需找到新的途径以替代日益稀缺的劳动力资源。

受益于新一代信息技术的发展，工业机器人的技术和工艺日臻成熟，生产成本和使用成本快速下降，在重复性、精细化、智能化和信息化方面较人工有着显著的优势。

2机器人刚度的优化方法刚度是影响机器人加工性能的重要指标。

基于机器人钻孔加工系统中工业机器人的柔性模型，定义了机器人加工性能的定量评价指标。

通过选择优化性能指标的刀具姿态进行钻孔作业，保证沉头孔加工深度和孔的轴向精度。

图1（a）为钻孔机器人的初始姿态，图1（b）为机器人优化后的姿态。

此外，通过机器人末端钻孔执行器施加压紧力可以提高系统的整体刚性，有效地提高了钻孔稳定性和孔径加工精度。

采用绳驱动的冗余驱动方式提升机器人的静态特性及刚度特性，如图2（a）所示，该方法主要针对大载荷加工。

图2（b）为冗余驱动在Tricept 系统中的应用。

机器人机械手臂的力学分析与设计

机器人机械手臂的力学分析与设计机器人是人工智能技术的重要应用之一，机器人的机械手臂作为其核心组成部分，扮演着至关重要的角色。

机械手臂的设计必须经过力学分析，才能确保机器人的正常运作。

在本文中，我们将探讨机器人机械手臂的力学分析和设计过程。

一、机械手臂的结构机械手臂通常由若干个关节和连杆构成，每个关节连接着两个相邻的连杆。

机械手臂的结构可以使用联轴器、直线导轨等方式设计。

由于机械手臂的关节数量和杆的长度会影响其稳定性和精度，因此在设计机械手臂时要视具体情况而定，采取合适的设计方案。

二、机械手臂的力学分析机械手臂主要依靠电机和减速器实现动力驱动，其关节位置和运动轨迹受力学原理的支配。

在机械手臂的力学分析中，需要考虑多个因素，如质量、惯性力、受力、扭矩等。

1. 质量机械手臂上的每个零件都有其自身的重量。

在进行力学分析时，必须将每个零件的重量计算在内。

此外，机械手臂运动时产生的离心力和惯性力也必须考虑进去。

2. 受力机械手臂在运动时，往往会承受外界的力。

这些力包括单向力、剪力和弯矩，可能会影响机械手臂的结构和稳定性。

为确保机械手臂的稳定性，设计者需要计算机械手臂在不同负载下的最大受力值。

3. 扭矩和能量在机械手臂运动时，其中的减速器和电机会产生扭矩和能量。

设计者需要确保机械手臂系统能够承受这些力和能量，以确保机械手臂的稳定性和安全性。

三、机械手臂的设计思路根据力学分析和结构设计原理，机械手臂的设计应遵循如下环节：1. 确定机械手臂的使用场景，包括负载、工作范围、工作精度等。

2. 根据使用场景确定机械手臂的杆数和长度，以及运动范围和速度。

3. 计算机械手臂上各关节之间的角度和位置变化，以及需要维持的角度和位置精度。

4. 选择合适的电机和减速器，保证其能够承受机械手臂的扭矩和能量，并确保其运行平稳。

5. 设计机械手爪部分，确保其能够兼容不同的工具，并使其能够在机械手臂运行时保持稳定。

最后，针对机械手臂的设计要求，进行实际构建并进行试验和测试，以确保机械手臂能够正常运行和实现目标使用效果。

机器人静力分析与动力学课件

平衡状态
机器人在静力分析中处于静止或匀速运动状态，此时力和力矩的平衡使得机器人的位置和姿态保持不变。
机器人在工作过程中需要承受的外部负载，包括重力、外部作用力等。
机器人静力分析方法
有限元分析（FEA）
边界元分析（BEM）
刚体动力学
静力分析在机器人设计中的应用
01
02
03
结构优化
负载能力评估
正运动学模型
根据机器人关节参数，计算机器人末端执行器的位置和姿态。
逆运动学模型
已知机器人末端执行器的位置和姿态，反求机器人关节参数。
雅可比矩阵
描述机器人末端执行器速度与关节速度之间的映射关系。
运动学在机器人设计中的应用
机器人的工作空间分析
1
机器人的运动规划
2
机器人的控制策略
3
04
机器人轨迹规划
CHAPTER
机器人静力分析与动力学课件
contents
目录
• 机器人静力分析 • 机器人动力学 • 机器人运动学 • 机器人轨迹规划 • 机器人传感器与感知
01
机器人静力分析
CHAPTER
静力分析基本概念
静力分析
在机器人设计中，静力分析是评估机器人在静态负载下的性能，主要关注力和力矩的平衡。
静态负载
轨迹规划基本概念
轨迹
轨迹规划
根据任务需求和机器人运动学、动力学等约束条件，规划出机器人从起始点到目标点的最优或次优运动轨迹。
机器人轨迹规划方法
基于运动学的方法基于动力学的方法基于人工智能的方法
轨迹规划在机器人控制中的应用
工业机器人
01
服务机器人
02

机器人关节传动机构的动力学参数优化设计

机器人关节传动机构的动力学参数优化设计一、引言机器人技术在近年来得到了快速的发展，广泛应用于工业生产、医疗辅助等领域。

而机器人的运动主要依靠关节传动机构实现，关节传动机构的优化设计对于机器人的性能和运动效果具有重要影响。

本文将探讨机器人关节传动机构的动力学参数优化设计，旨在提高机器人的性能和运动效率。

二、机器人关节传动机构的分类机器人关节传动机构主要有直线传动和旋转传动两种类型，根据机器人的工作需求和应用场景选择合适的传动类型。

1. 直线传动机构直线传动机构适用于需要进行直线运动的机器人，常见的直线传动机构有滚珠丝杠、液压缸等。

在直线传动机构的优化设计过程中，需要考虑传动效率、力矩传递能力以及运动平稳性等因素。

2. 旋转传动机构旋转传动机构适用于需要进行旋转运动的机器人，常见的旋转传动机构有齿轮传动、带传动等。

在旋转传动机构的优化设计过程中，需要考虑传动效率、转动精度以及运动平稳性等因素。

三、机器人关节传动机构的动力学参数优化设计方法机器人关节传动机构的动力学参数优化设计是一项复杂而关键的任务，以下介绍几种常用的设计方法。

1. 基于FEM的优化设计方法有限元法（FEM）是一种常用的工程分析方法，通过建立机器人关节传动机构的有限元模型，可以对机构的性能进行定量分析和优化设计。

该方法适用于复杂的机构结构和加载情况。

2. 基于模拟算法的优化设计方法模拟算法是一种模拟自然系统行为的计算方法，常见的模拟算法包括遗传算法、粒子群算法等。

通过建立机器人关节传动机构的数学模型，利用模拟算法进行参数优化，可以快速寻找到最优的设计方案。

3. 基于试验优化设计方法试验优化设计方法是一种通过试验数据进行机构优化设计的方法，通过对机器人关节传动机构进行试验，获取机构的运动数据和性能参数，进而进行参数优化设计。

该方法适用于对机构动力学行为了解不全面或者模型建立困难的情况。

四、机器人关节传动机构的优化设计案例为了更好地理解机器人关节传动机构的动力学参数优化设计，以下以一种常见的旋转传动机构——齿轮传动为例进行优化设计案例分析。

便携式自动割胶机器人结构设计与静力学分析

计算机测量与控制．２０２０．２８（１１）　犆狅犿狆狌狋犲狉犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋牔犆狅狀狋狉狅犾　·２０１　·收稿日期：２０２００４０２；　修回日期：２０２００４２７。

基金项目：海南省重点研发计划项目（ＺＤＹＦ２０１７０１５）；海南省２０１７年科技创新重点支持项目。

作者简介：罗庆生（１９５６），男，湖南汉寿人，教授，博导，主要从事特种机器人技术研究和机电一体化产品开发方向的研究。

文章编号：１６７１４５９８（２０２０）１１０２０１０５ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４７６２／ｔｐ．２０２０．１１．０４１中图分类号：ＴＰ２４２文献标识码：Ａ便携式自动割胶机器人结构设计与静力学分析罗庆生１，许仕杰１，李凯林２（１．北京理工大学机电学院，北京　１０００８１；２．北京理工大学机械与车辆学院，北京　１０００８１）摘要：天然橡胶在现代社会中占据着重要的地位，但是其获取主要依靠人工割胶，劳动强度大、生产效率低；目前国内外仍未研制出携带方便、使用简单、结构精炼、成本低廉的全自动智能化割胶设备；为了提高产胶效率，改善胶工工作条件，提出一款便携式自动割胶机器人的设计方案；在半覆盖复合式割胶机器人的基础上进行提质升级，抱紧机构改为开合结构，提高了对不同树径胶树的适应性；切削运动机构实现了对胶槽螺旋切割轨迹的任意调节；通过分析刀具的受力情况，确定刀具最优切入角；经过ＡＮＳＹＳ仿真验证，该便携式自动割胶机器人结构设计精良，具有一定的实用价值。

关键词：便携式自动割胶机器人；抱紧机构；切削运动机构；刀头组静力学分析犛狋狉狌犮狋狌狉犪犾犇犲狊犻犵狀犪狀犱犛狋犪狋犻犮犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳犪犘狅狉狋犪犫犾犲犃狌狋狅犿犪狋犻犮犚狌犫犫犲狉犆狌狋狋犻狀犵犚狅犫狅狋ＬｕｏＱｉｎｇｓｈｅｎｇ１，ＸｕＳｈｉｊｉｅ１，ＬｉＫａｉｌｉｎ２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８１，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８１，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｏｆｎａｔｕｒａｌｒｕｂｂｅｒｍａｉｎｌｙｄｅｐｅｎｄｓｏｎａｒｔｉｆｉｃｉａｌｔａｐｐｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｈａｓｈｉｇｈｌａｂｏｒｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｌｏｗｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｇｌｕｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｇｌｕｅｗｏｒｋｅｒｓ，ａｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｏｆａｐｏｒｔａｂｌｅａｕｔｏｍａｔｉｃｒｕｂｂｅｒｃｕｔｔｉｎｇｒｏｂｏｔｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｕｐｇｒａｄｉｎｇｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅｍｉ－ｃｏｖｅｒｅｄｃｏｍｐｏｕｎｄｒｕｂｂｅｒｃｕｔｔｉｎｇｒｏｂｏｔ．Ｔｈｅｃｌａｍｐｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｃｈａｎｇｅｄｔｏｔｈｅｏｐｅｎｉｎｇａｎｄｃｌｏｓｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｒｅｅｄｉａｍｅｔｅｒｇｕｍｔｒｅｅｓ．Ｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｍｏｖｅｍｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅａｒｂｉｔｒａｒｙａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｐｉｒａｌｇｒｏｏｖｅｃｕｔｔｉｎｇｐａｔｈ．Ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｆｏｒｃｅｏｆｔｈｅｔｏｏｌ，ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｕｔｔｉｎｇａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｔｏｏｌ．ＡｆｔｅｒＡＮＳＹＳｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｉｓｐｏｒｔａｂｌｅａｕｔｏｍａｔｉｃｔａｐｐｉｎｇｒｏｂｏｔｉｓｗｅｌｌ－ｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｈａｓｃｅｒｔａｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｕｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｐｏｒｔａｂｌｅａｕｔｏｍａｔｉｃｒｕｂｂｅｒｃｕｔｔｉｎｇｒｏｂｏｔ；ｃｌａｍｐｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｃｕｔｔｉｎｇｋｉｎｅｍａｔｉｃｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｓｔａｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｕｔｔｅｒ０　引言天然橡胶是重要的工业原料，广泛应用于国民经济建设各个领域，在现代社会中发挥着巨大作用。

新型正交并联机器人静力学分析

０引言
并联机器人末端件同时由并联的多个运动链
支承和所有驱动器可以置于机座上或机座附近的
结构布局，使它具有速度高、刚度大、对称性好、结构紧凑、自重负荷比小和动力学性能好等优点。近几十年来，来越多的国内外学者从不同方向从越事并联机器人技术的研究工作，来越多的并联机越器人在机械加工、仿生、军事、医疗、生物、宇航和海洋工程等领域得到应用（１１。－４随着并联机器人技术研究的不断深入，并联机器人必将为２１世纪的人类文明做出更大的贡献。Ｓｅｒｔｗａｔ平台是最典型的六自由度并联机器人机构，其应用也最为广泛。本文研究的六自由度并联机器人是由Ｓｅｒ平台机构演绎而来的一种新颖ｔｗａｔ
ＡｂｔａｔＩｉｎｆａｔｏｅｓｌｃｉｎｏｃｕｔｒｄｔｅｓｒｃｔｓｓｇｉｃｎｒｈｅｅｔｆｔａｏｓａｉｉｆｔｏａｎｈ
ｃｔｏｌｏｎｒｏｆａｐｒｌｅｌｏａａｌｂｏｔｏｒｅｃｔｉｓＩｈｉａｒｔｒｅｓａｈｓａｔｃ．ｎｔｓＰＤｅ，ｈｅｔｒ
从而控制运动平台的运动的位置与姿态，使其获得
六个自由度的运动。这种机器人与Ｓｅｒ平台具ｔｗａｔ有相同的运动学模型，其运动链布局有其显著特但

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Ｓａｉｓａａｙｉｎｔｕｔｒｒｍｅｅｅｉｎｏｔｔｃｎｌｓｓａｄｓｒｃｕｅｐａａｔｒｄｓｇｆ
ｒｂｔｈｕｄｒｎａｅｎｏｔｏｏａｃａｉｍｏｏｏｌｅｏｔｓｄｏｒｈｇｎｌｓｊｉｂｍｅｈｎｓ密工程
ＯｐｉｓａｅｉｉｎＥｎｎｅｒｎｔｃｎｄＰｒｃｓｏｇｉｅｉｇ
Ｖ０．９Ｎｏ．１１１
２１Ｏ１年１月
Ｊｎ２ｌａ．Ｏ１
文章编号１０ — ２Ｘ（０１００７００４９４２１）１０７ —６
ｔｏｏａｐｅｉａａａｌｌｃａｉｍ．Ｔｈｔｔｃｅｆｒｎｅｏｈｏｏｈｕｄｒｊｉｔｗａｎ — ｈｇｎｌｓｈｒｃｌｐｒｌｅｍｅｈｎｓｅｓａｉｓｐｒｏｍａｃｆｔｅｒｂｔｓｏｌｅｏｎｓａａ
ＣＵＩＢｉｇｙｎ。。ＩＺｅｉｎ — ａ。ＪＮｈｎｌｎ
（．ＣｏｌｇｆＭｅ‘ａｉａｇｎｅｉｇ，ＹｎｈｎＵｎｖｒｉｙ，Ｑｉｈａｇｏ０６０，Ｃｉａ；１ｌｅｅｏｃｎｃｌＥｎｉｅｒｎｈａｓａｉｅｓｔｎｕｎｄａ６０４ｈｎ
谱。建立了基于机器人肩关节全域力矩性能评价指标的目标优化函数，析了目标优化函数与全域力矩性能评价指标分
的关系，利用全域搜索法，到了机器人肩关节的优化结构参数：并得中间杆ＷＢ的杆长为４．～６ｎ３连架杆Ａｕ的杆９８Ｏｒｎ，长为９～１２ｒｍ。分析结果表明，器人肩关节在初始位置附近具有良好的静力学传递性，其随着转角的增大而降Ｏ１ｎ机且低。最后，据优化的结构参数设计了新型的机器人肩关节。根
基于正交机构的机器人肩关节静力学分析与结构参数设计
崔冰艳，金振林
（．燕山大学机械工程学院，１河北秦皇岛０６０；．河北农业大学海洋学院，６０４２河北秦皇岛０６０）６０３
摘要：了增大机器人肩关节的工作空间和承载能力，为改善机器人肩关节的通用性与适应性，出一种基于３Ｒ提－ＲＲ正交球面并联机构的新型机器人肩关节，对机器人肩关节进行了静力学分析和结构参数设计。首先，用虚功原理建立机并应器人肩关节的静力学传递方程；次，用矩阵理论中的范数知识，力雅克比矩阵引入静力学性能评价指标中，义了其利将定机器人肩关节的静力学性能评价指标和全域力矩性能评价指标，绘制了静力学性能评价指标在工作空间内的性能图并
ｂｔｓｏｌｅｏｎｓｅｔｂｉｈｄｂｓｄｏｈｒｎｉｌｆｉｔａｒｓＴｈｎ，ｙｕｅｏｈｏｍｎｏｈｕｄｒｊｉｔｗａｓａｌｅａｅｎｔｅｐｉｃｐｅｏｒｕｌｓｖｗｏｋ．ｅｂｓｆｔｅｎｒｉ
ｐｏｅｉｓｐｐｌｒｔｎｄｐａｉｔｒｖｔｏｕａｉｙａｄａａｔｂｌｙ，ａｎｖｌｒｂｔｓｏｌｅｏｎｓｐｏｏｅａｅｎ３ＲＲＲｒｉｏｅｏｏｈｕｄｒｊｉｔｗａｒｐｓｄｂｓｄｏ－ｏ—
关键词：器人；关节；交球面并联；域力矩性能评价指标；目标函数；机肩正全中图分类号：２２６ＴＰ４．文献标识码：Ａｄｉ１．７８ＯＰ２１１０．０７ｏ：０３８／Ｅ．０１９１０７
２Ｏｃａｌｅｅ，Ｈｅｅｇ “ｆｒＺＵｎｖｒｉｙ，Ｑｉｈａｇａ６０３．ｅｎＣｏｌｇｂｉＡｒｆＺ“ ｉｅｓｔｎｕｎｄｏ０６０，Ｃｉａｈｎ）
Ａｂｔａｔｎｏｄｒｔｎｒａｅｔｅｗｏｋｐｃｎａｒｉｇｃｐｃｔｆｏｏｈｕｄｒｊｉｔａｄｔｍ— ｓｒｃ：Ｉｒｅｏｉｃｅｓｈｒｓａｅａｄｃｒｙｎａａｉｙｏｒｂｔｓｏｌｅｏｎｎｏｉａ
ｌｚｄａｈｔｕｔｒａａｅｅｓｗｅｅｄｓｇｄＦｉｓｌｙｅｎｄｔｅｓｒｃｕｅｐｒｍｔｒｒｅｉｎｅ．ｒｔｙ，ｔｔｔｃｔａｍｉｓｏｑｔｏｎｏｆｔｅｒｈｅｓａｉｒｎｓｓｉｎｅｕａｉｈｏ—