3.1 建模与仿真软件简介 18

3.2 基于Pro/E的移动机械臂3D建模 19

3.2.1零件3D建模 19

3.2.2虚拟装配 26

3.3运动仿真 31

3.4 本章小结 33

结论 34

致谢 35

参考文献 36

第一章 绪论

1.1研究背景

自二十世纪60年代以来，机械臂开始广泛应用于加工装配行业，机械臂不仅减轻了人们的工作强度，甚至极大的提升了生产加工的效率。随着二十一世纪微电子技术、控制技术、传感器技术、机械制造工艺水平的发展，机械臂的应用领域逐步变得多样化，机械臂是目前在机器人技术领域中得到最广泛实际运用的自动化机械装置。在工业制造，医学治疗、娱乐服务、军事使用以及太空探索等领域中都能看到它的存在。它们的形态不尽相同，但它们都可以按照人的指令准确的执行相应的动作。机械臂的出现使得很多困难的任务迎刃而解，也使得人员避免面临很多危险的处境。机械臂的产生及发展和人类由农业社会进入工业化社会一样，都是为了进行更加高效的生产劳动以及从事社会各项复杂活动而不断进步的，其自然选择的依据便是社会日益提高的生产需求。

随着机器人应用领域的越来越广泛，使得机器人需要适应的环境越来越多元化，所面对的任务也增加了更多的可变性因素，因此就需要机器人不仅拥有操作能力也要有移动能力。针对这种情况，移动机械臂能够使这两个要求同时得到满足，移动机械臂因为搭载在移动平台上便可以移动，因此也叫移动机械臂。移动机械臂是将有工作能力的机械臂以其他方式连接到移动平台上的移动机械臂系统，该机械臂系统就兼有了移动平台的移动功能和机械臂的执行能力。刚开始的移动机械臂主要应用于太空探索等高端科技行业，现在它的应用己普及到其它很多领域，并早已在工业制造、医学治疗、军事使用、家庭服务等方面表现出了具有广阔的使用前景。

将机械臂安装在能够移动的移动平台上，不仅扩展了机械臂传统的工作范围，也让机械臂使用在了更多的行业，变得具有通用性。但是从机械臂自身结构方面来说，这种合二为一的组装方式让整个机械臂系统工作的的难度程度增加了不少，增加了移动平台的自身负载，也就提高了移动平台的工作功耗，对机械臂的动力供给要求也变得复杂多了。而如何安排和控制移动平台上的机械臂的运动也变的比较困难，为了能够顺利的完成每一次的实际工作，移动机械臂必须将移动平台与机械臂两者间的运动协调好，同时还需要考虑移动机械臂在工作时中的动力传递等问题。我国现在对移动机械臂的设计研究还处于研究开发阶段，研究移动机械臂的结构设计还是具有比较重要的理论价值和实际意义。

目前研究的比较普遍的是模块化的轻型移动机械臂，按照实际工作时的需要，将能够旋转的关节模块跟连杆通过一定的连接方式进行装配，使其组成可以拥有预期功能的机械臂。再根据要求，将装配好的机械臂按照一定的方法装到移动平台上面，便将移动机械臂组装完成。此种多模块组合而成的移动机械臂拥有比较大的工作范围和灵活性，同时具有了更大的适应性，可以应用到的其它的很多方面。

本文对移动机械臂的结构进行设计，在根据任务要求自行设计各部分结构以及确定尺寸，将所设计的方案通过三维建模仿真软件模拟出实际的运动情况。完成本项设计及论文对于以后进行机械设计工作积累了经验并有重要的指导意义。