在《中國(guó)制造2025》趨勢(shì)的影響下,服務(wù)型機(jī)器人進(jìn)入了快速發(fā)展的浪潮,其中具有多功能的輔助機(jī)械臂逐漸成為極具廣闊應(yīng)用前景的研究熱點(diǎn)。本文針對(duì)老齡殘疾人士及大型工程設(shè)備裝配兩個(gè)對(duì)象,提出了一種基于人體解剖學(xué)的七自由度機(jī)械臂的設(shè)計(jì)方案,解決大型工程設(shè)備裝配需要多名工程師在相對(duì)狹小環(huán)境下協(xié)同配合及服務(wù)老齡殘疾人士成本較高的問(wèn)題,特點(diǎn)在于:（1）全剛體結(jié)構(gòu)的機(jī)械臂可以保證末端強(qiáng)穩(wěn)定性;（2）具有冗余自由度機(jī)械臂使得服務(wù)老齡殘疾人士時(shí),末端固定時(shí)其余關(guān)節(jié)可根據(jù)實(shí)際空間情況自由活動(dòng)達(dá)到避免碰到受幫助者的目的;（3）同人體上肢相似的尺寸、相似的驅(qū)動(dòng)效果的機(jī)械臂可以直接應(yīng)用在為人類(lèi)設(shè)計(jì)的工作場(chǎng)景。首先對(duì)人體上肢運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行研究分析,以人體手臂完成動(dòng)作類(lèi)型區(qū)分自由度,分析各自由度運(yùn)動(dòng)所需的人體上肢骨骼和肌肉。結(jié)合機(jī)械臂的設(shè)計(jì)要求,對(duì)機(jī)械臂各關(guān)節(jié)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并根據(jù)各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)匹配和選型。對(duì)機(jī)械臂完成指定任務(wù)所需要的傳感器進(jìn)行選配。對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)鉸接位置參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化分析,完善了機(jī)械臂結(jié)構(gòu)。對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算,通過(guò)機(jī)械臂的D-H參數(shù)的確定,建立各關(guān)節(jié)之間位置關(guān)系,完成正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的求解,采... 

【文章來(lái)源】：大連交通大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３?Ａｔｌａｓ手臂?圖１．４?Ｐｅｔｍａｎ機(jī)器人??Ｆｉｇ．?１．３?Ａｔｌａｓ?Ａｒｍ?Ｆｉｇ．?１．４?ｆｔｔｍａｎ?Ｒ）ｂｏｔ??

機(jī)械臂可以直接應(yīng)用在為人類(lèi)設(shè)置的環(huán)境中。??仿人機(jī)械臂一方面可以作為仿人機(jī)器人整體的一部分行使上肢功能，如日本本田公??司的“ＡＳＩＭＯ”，如圖１．１所示，其可進(jìn)行細(xì)致作業(yè)，如拿起瓶子擰開(kāi)瓶蓋，將瓶中液體??注入柔軟紙杯等［３］；以及美國(guó)波士頓動(dòng)力公司的“ＡＴＬＡＳ”，如圖１．２所示，其可以實(shí)現(xiàn)??在崎嶇的地形行走和獨(dú)立使用其手臂和腿攀登懸崖，手臂細(xì)節(jié)如圖１．３所示，由液壓裝??置驅(qū)動(dòng)，手臂可以沿不同方向旋轉(zhuǎn)，小到抓起螺絲刀，大到操控汽車(chē)［４］。該公司開(kāi)發(fā)的??另一款軍用機(jī)器人“Ｐｅｔｍａｎ”，如圖１．４所示，除了具有較高靈活度以外，還能調(diào)控自身??的體溫、溫度和排汗量來(lái)模擬人類(lèi)手臂生理學(xué)中的自我保護(hù)功能，己經(jīng)一定程度上具有??了人類(lèi)的生理特性［５１。??｜？１?■?Ｍ?＃??置」Ｉ??圖１．１?ＡＳＩＭＯ機(jī)器人?圖１．２?Ａｔｌａｓ機(jī)器人??Ｆｉｇ．?１．１?ＡＳＩＭＯ?Ｒｏｂｏｔ?Ｆｉｇ．?１．２?Ａｔｌａｓ?Ｒｏｂｏｔ??Ｍ曜??＿國(guó)??圖１．３?Ａｔｌａｓ手臂?圖１．４?Ｐｅｔｍａｎ機(jī)器人??Ｆｉｇ．?１．３?Ａｔｌａｓ?

第一章緒論???另一方面，仿人機(jī)械臂單獨(dú)也可以應(yīng)用在民生方面，應(yīng)用較廣的例如智能輪椅的輔??機(jī)械臂。荷蘭Ｅｘａｃｔ?Ｄｙｎａｍｉｃｓ公司生產(chǎn)的ＭＡＮＵＳ，如圖丨．５、１．６所示，該手臂包括??個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和末端開(kāi)合手爪共７個(gè)自由度，結(jié)構(gòu)上將大部分質(zhì)量集中在基座上提高了??械臂剛度，使其具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)［５￣。德國(guó)宇航中心（ＤＬＲ）的輕型??器人ＬＷＲｍ，如圖１．７所示。??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]串聯(lián)機(jī)器人機(jī)械臂工作空間與結(jié)構(gòu)參數(shù)研究[J]. 田海波,馬宏偉,魏娟.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2013(04)
[2]伺服電機(jī)選型的原則和注意事項(xiàng)[J]. 王軍鋒,唐宏.  裝備制造技術(shù). 2009(11)
[3]五指仿人機(jī)器人靈巧手DLR/HIT Hand Ⅱ[J]. 劉伊威,金明河,樊紹巍,蘭天,陳兆芃.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2009(11)
[4]氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)的雙臂機(jī)器人及其協(xié)調(diào)控制研究進(jìn)展[J]. 楊玉貴,彭光正,王毅楓.  機(jī)床與液壓. 2008(04)
[5]基于人工肌肉的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)與研究[J]. 應(yīng)申舜,秦現(xiàn)生,任振國(guó),馮華山,王戰(zhàn)璽.  機(jī)器人. 2008(02)
[6]線(xiàn)驅(qū)動(dòng)擬人臂機(jī)器人逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J]. 陳偉海,陳泉柱,張建斌,張穎.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2007(04)
[7]3自由度并聯(lián)柔索驅(qū)動(dòng)變剛度操作臂的剛度控制[J]. 隋春平,趙明揚(yáng).  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2006(06)
[8]遞推牛頓——?dú)W拉動(dòng)力學(xué)算法的推廣及其應(yīng)用[J]. 張?zhí)m霞,解順強(qiáng),王立平,汪勁松,龍運(yùn)佳.  數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí). 2005(02)
[9]仿生機(jī)器人的研究[J]. 許宏巖,付宜利,王樹(shù)國(guó),劉建國(guó).  機(jī)器人. 2004(03)
[10]柔索驅(qū)動(dòng)三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)與靜力學(xué)研究[J]. 張波,戰(zhàn)紅春,趙明揚(yáng),劉紅軍,單光坤.  機(jī)器人. 2003(03)

碩士論文
[1]七自由度擬人機(jī)械臂構(gòu)型綜合及動(dòng)力學(xué)研究[D]. 何價(jià)來(lái).南華大學(xué) 2015
[2]移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其優(yōu)化研究[D]. 馬國(guó)慶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]五自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)和控制仿真分析[D]. 任崇軒.華南理工大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3395558