四自由度机器人设计及运动学动力学分析(毕业论文)

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1、第 章 目录 摘 要 . 错误！未定义书签。 Abstract . 错误！未定义书签。 1 绪论 . 4 1.1 引言 . 4 1.2 机器人研究现状及发展趋势 . 5 1.3 本课题的主要研究内容和工作安排 . 10 1.3.1 课题研究的背景及意义 . 10 1.3.2 课题研究的内容及安排 . 12 2 四自由度串联机器人本体结构设计 . 13 2.1 机器人的总体方案设计 . 13 2.1.1 抓取机器人功能需求分析及其特点 . 13 2.1.2 机器人驱动方案的确定 . 14 2.1.3 机械传动方案的确定 . 15 2.1.3 机器人基本技术参数设计 . 15 2.1.4 机器人本

2、体的总体结构 . 17 2.2 机器人本体基本结构 设计 . 18 2.2.1 大臂和小臂机械结构设计 . 18 2.2.2 腕部机械结构设计 . 20 2.2.3 直线组件的设计选择 . 20 2.2.4 支架结构设计 . 21 2.2.5 步进电机与减速器的计算和选择 . 22 2.2.6 机器人传动轴的校核 . 25 2.2.7 机器人本体的三维模型 . 26 2.3 本章小结 . 27 3 四自由度抓取机器人运动学分析及仿真 . 28 3.1 机器人运动学分析 . 28 3.1.1 奇次坐标变换 . 29 3.1.2 Denavt-Hartenberg(D-H)表示法 . 30 3.1

3、.3 抓取机器人运动学模型的建立 . 32 3.2 机器人运动学方程的建立 . 33 3.2.1 抓取机器人的正运动学分析 . 33 3.2.2 工业机器人工作空间分析 . 35 3.2.3 机器人雅可比（ Jacobian）关系求解 . 38 3.2.4 抓取机器人的逆运动学分析 . 41 3.3 四自由度串联机器人运动学仿真 . 45 3.3.1 虚拟样机技术概述 . 45 3.3.2 本文用到的 ADAMS 软件模块 . 46 3.3.3 建立机器人仿真模型 . 47 3.3.4 机器人位移仿真分析 . 49 3.3.5 机器人速度仿真分析 . 50 3.4 本章小结 . 51 4. 轨

4、迹规划及仿真分析 . 错误！未定义书签。 4.1 关节空间轨迹规划算法分析 . 错误！未定义书签。 4.2 关节空间的轨迹规划 . 错误！未定义书签。 4.3 .1 三次多项式法 . 错误！未定义书签。 4.3.2 五次多项式法 . 错误！未定义书签。 4.3.3 高次多项式轨迹规划 . 错误！未定义书签。 4.3 仿真结果及分析 . 错误！未定义书签。 4.3 .1 机器人仿真模型的建立 . 错误！未定义书签。 4.3 .2 运动学仿 真分析 . 错误！未定义书签。 4.3.3 轨迹规划仿真分析 . 错误！未定义书签。 4.5 本章小结 . 错误！未定义书签。 5 四自由度串联机器人动力学分

5、析 . 错误！未定义书签。 5.1 拉格朗日动力学方程简介 . 错误！未定义书签。 5.1.1 连杆系统动能和势能 . 错误！未定义书签。 5.1.2 拉格朗日动力学方程 . 错误！未定义书签。 5.2 四自由度串联机器人动力学方程的建立 . 错误！未定义书签。 5.2.1 机器人动力学方程惯量矩阵 Dij 项的计算 . 错误！未定义书签。 5.2.2 向心力系数与哥氏力系数计算 . 错误！未定义书签。 5.2.3 重力项的计算 . 错误！未定义书签。 5.2.4 四自由度机器人动力学方程 . 错误！未定义书签。 5.3 机器人动力学仿真 . 错误！未定义书签。 5.4 本章小结 . 错误！未定义书签。 6 机器人重点受力部件的有限元分析及造型设计 . 错误！未定义书签。 6.1ANSYS 软件介绍 . 错误！未定义书签。 6.2 关键部件的静刚度有限元分析 . 错误！未定义书签。 6.2.1 小臂的载荷计算及有限元分析 . 错误！未定义书签。 6.2.2 大臂的载荷计算及有限元分析 . 错误！未定义书签。