第七章  机械臂3维图的建立 27

7.1SliodWorks的应用 27

结论 30

8.1  4自由度机械臂的设计总结 30

8.2  4自由度机械臂以后发展趋向 31

致  谢 33

参考文献 34

第一章 绪论

1.1课题的研究背景

自由度机械臂结构工程设计是外观最近几年来迅速发展起来的一个综合性很强的学科。自由度机械臂结构设计集中了机械工程和电子工程以及计算机工程与自动控制工程以及人工智能等多种学科的各个研究成果，自由度机械臂结构工程设计是当代工业生产的科学技术发展最迅速的领域之一。由于我国现在是世界工厂，自由度机械臂在现代化工业生产过程中具有举足轻重的作用。自由度机械臂结构工程设计是我国科技界跟踪国际工业高科技自动化技术发展的重要方面。4自由度机械臂结构设计的研究以及制造和应用水平，是一个国家的工业科技水平和经济实力发展的象征，4自由度机械臂结构设计正受到许多国家的广泛重视。

4自由度机械臂的发展是由简单逐渐到复杂和由初级到高级的逐步完善过程。4自由度机械臂刚出现在工业中大量使用时主要将由手部和臂部还有驱动系统和控制系统这几部分来组成。刚出现时4自由度机械臂的控制方式比较简单一些，应用在线编程的方法在机械臂工作时读出这些相关的控制信息，然后系统会向执行机构发出执行的指令，机械臂执行机构部件会按控制指令来实行各种实际的操作。随着4自由度机械臂技术的不断发展使得机械臂具有寻力觉和触觉以及视觉等进行相关控制反馈的一些能力。现代的4自由度机械臂还可以根据相关的控制人员给出的指令来负责认识自身和周围的相关的环境，4自由度机械臂会识别工作对象的的各种状态，再根据对周围环境的识别来自动选择相关的执行程序进行执行操作和完成控制系统规定的任务。4自由度机械臂并且可以跟踪相关工作对象的变化，具有适应周围的工作环境的一些功能。

　国内行星探测机器人的研制情况近几年, 我国才开始研制行星探测机器人. 2000年, 北京航空航天大学机器人研究所研制了一种自动球形行星探测机器人[37 ]. 现在, 上海交通大学也在研制一种球形行星探测机器人. 2000 年, 中国科学技术大学也研制了一台月球探测车模型.我们实验室提出了一种五轮月球机器人[38 ] , 其结构如图30 所示. 图30 中, 车轮1、2、3 均能独立驱动和独立转向, 车轮4、5 是从动轮, 没有独立驱动和独立转向的能力, 所以如果车轮1、车轮2 和3、车轮4 和5 这三组之一出故障, 剩下的车轮仍然能组成一个具备驱动和转向功能的底盘, 依然可保证机器人能继续行走. 因此, 五轮月球机器人在某些车轮出故障后仍能返回登月舱附近. 正常行驶时, 车轮2、3 只作驱动轮, 不作转向轮, 车轮1 既作驱动轮又作转向轮. 各车轮半径均相等. 机器人7 个电机中, 有6 个电机用于驱动车轮1、2、3 及其转向, 一个电机用于驱动俯仰齿轮副. 俯仰齿轮副用于机器人越障时使机器人的俯仰车架能够离开地面. 电磁铁用于机器人倒退行驶时限制机器人前、后车架绕垂直于地面的轴的相对转动. 前、后车架由两个相互垂直的铰链连接. 这种结构既使机器人能获得很小的转弯半径又能保证机器人的五个轮子在凹凸不平的路面上任何时候均能与地面保持接触, 还能保证机器人在转弯时车轮4、5 作纯滚动, 不发生滑动.