摘要随着科技的发展，机械臂的技术越来越趋于成熟，部分机械臂已经能够取代人类去执行一些危险的任务，譬如火星的探测。本文设计了一个火星探测车车载机械臂，主要在结构上满足探测的要求。部分采用了模块化设计，基关节、肘关节、基关节采用了相同的结构；为了使机械臂既满足轻量化又满足一定的强度要求，本文对机械臂部件进行了相关的设计和有限元分析。根据其负载情况选择驱动电机和谐波减速器的型号。建立了机械臂关节坐标系模型，推导出机械臂运动学正解公式，并采用逆变换方法，求出机械臂运动学逆解公式，是关节的轨迹规划的基础。当然，车载机械臂的体积也是一个要考虑的问题，包括放置姿态在未工作时能保持在一个很小的空间，这些都是要考虑的问题。47282

毕业论文关键词：轻量化机械臂 结构设计 有限元分析

Abstract

With the development of science and technology , the technology of robotic arm is more and more mature , part of the robotic arm has been able to replace human to perform some dangerous task , such as Mars exploration .

This paper is about a design of a Mars rover vehicle arm,mainly in the structure to meet the detection requirements , Part of the design uses a modular thinking , base joint , elbow joint , the base joint adupts the same structure , In order to make the robotic arm meet the requirements of lightweighte and certain strength requirements , the paper have do the related design and finite element analysis of robotic arm . Select the drive motor and reducer according to the load model.Established the model of the manipulator joint coordinate system , derive the manipulator kinematics solution formula and use transformation method . Calculate the manipulator inverse kinematics solution formula , this is the basis of the joint trajectory planning . Of course , the vehicle of the robot arm is considered a problem , Including placed posture can be maintained in a small space when not working , These are issues to consider.

Keywords: Lightweight robot arm  Structural design  Finite Element Analysis

目   录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2  国内外机械臂的发展现状及研究 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 3

1.3 械臂的研究目的与意义 4

1.4 主要研究内容 5

第二章 相关软件介绍 6

2.1 AUTOCAD的介绍 6

2.1.1 AutoCAD的定义 6

2.1.2 AutoCAD的基本功能 6

2.2 SOLIDWORKS的介绍 7

2.2.1 soliworks的定义 7

2.2.2 solidworks基本功能（主要介绍本设计需要的功能） 8

第三章 机械臂总体方案设计 10

3.1 械臂的各个构成系统 10

3.2 动作方案机械臂的自由度分析 11

3.3 机械臂动作方案设计 11

3.3.1机械臂介绍及常用形式 11

3.3.2 机械臂的选型分析 13

第四章 驱动方式 15

4.1 机械臂驱动方式