气动机械手关节结构设计及运动学仿真分析.docx

河南质量工程职业学院
毕业设计（论文）

题目气动机械手关节结构设计及运动学仿真分析系别机电工程系专业机电一体化班级09机电7班学生姓名张正天学号02043093283指导教师魏波定稿日期2012年3月10日

摘要
随着微电子技术、传感器技术、控制技术和机械制造工艺水平的飞速发展，机器人的应用领域逐步从汽车拓展到其它领域。在各种类型的机器人中，模拟人体手臂而构成的关节型机器人，具有结构紧凑、所占空间小、运动空间大等优点，是应用最为广泛的机器人之一。尤其由柔性关节组成的柔性仿生机器人在服务机器人及康复机器人领域中的应用和需求越来越突出。
本课题重点在于气动机械手关节结构参数化设计和其可行性分析。由于气动肌肉柔性关节的研究历史短、资料少，肌肉本身的动特性还在研究中，因此本课题具有一定的难度，在研究过程中注重静态指标的满足。
本文重点解决的问题——结构设计及仿真。
本课题中主要内容是：
（1）设计气动机械手关节结构；
（2）关节结构的参数设计；
（3）用仿真软件进行运动过程模拟分析以此来改善结构设计，直到得出满意的结果为止。
目标：满足气动机械手关节结构的设计要求。
关键词：气动肌肉；结构设计；气动机械手关节；运动学仿真

Abstract
Withtherapiddevelopmentofmicroelectronictechnology,sensortechnology,controltechnologyandtherapiddevelopmentofmechanicalmanufacturingtechnics,theapplicationofrobotsisexpandedfromcarstootherfieldsprogressively.Inalltypesofrobots,thejoint-typerobotwhichiscomposedofthesimulationofhumanarms,hasgreatadvantagessuchascompactconstruction,littlespaceaccounted,andwidemotionspace,isoneofthemostwidelyusedrobots.Inparticular,flexiblebio-robotwhichiscomposedofflexiblejointsisapplicatedandneededmoreandmoreprominentinthefieldofserviceandrehabilitation.
Thefocusofthissubjectisthemachanismdesignanditsfeasibilityanalysisofthepneumaticmusclearmjoints,andthenfinishthemechanicaldesignofthemachanismpartsofanthropomorphicrobotjoint.Becauseresearchhistoryofpneumaticmusclesflexiblejointsisshort,informationislittle,thedynamiccharacteristicsofthemuscleisstillunderstudy,thissubjecthascertaindifficulty,andpayattentiontothesatisfactionofthestaticindexinthecourseofstudying.
Theproblemthispassagemainlyresolves----mechanicaldesignandsimulation.
Themaincontentofthissubject:
(1)Designthejointstructureofpneumaticmanipulator;
(2)Parametricdesignofthejointstructure;
(3)Usingsimulationsoftwaretosimulatestructureinordertoimprovethemechanicaldesignuntilobtainthesatisfactoryresult.
Goal:Achievetheoptimizeddesigningofpneumaticmanipulator.
Keywords:Pneumaticmuscles;Structuraldesign;Pneumaticmanipulatorjoint;Kinematicsemulation

目录
摘要………………………………………………………………Ⅰ
Ab