一种新型三自由度混合机械手臂的设计（外文翻译）.rar

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一种新型三自由度混合机械手臂的设计

摘要 通过使用一种基于指数地图集的被称为参数统计最优化的统计方法实现对一种新型三自由度混合机械手臂的参数最优化。根据机械臂的运动学和力学分析提出并讨论一些运动学和力学的性能评价指标。考虑装配技术，建立一种以指数地图集为基础的三自由度混合机械臂的原型。这种新型的三自由度混合机械臂可以应用到需要高刚度、低惯性和优异技术能力的现代产业领域。在一种已建成的新型六自由度混合人形机械臂中也是与一球形三自由度并行机械手所连接的。
关键词 三自由度混合机械手臂，运动学分析，性能评价指标，参最数优化

1 引言
机械臂包括串行、并行和混合结构。串行机械臂具有移动灵活，工作区大等的优势。赵开发的TH1手臂，森田的温迪手臂，ABB公司的IRB系列手臂。
并行机械臂拥有结构简单、惯性低和高有效负载能力的优势。瑞士的SIG公司开发的SIG XR22高速并联机械手，黄建立的能高速移动的二自由度并行机械手和金提出的四自由度并联机械臂。
混合机械臂，像高提出的七自由度混合机械手臂，拥有以上所有的优点。
参数最优化是机械臂设计的基础，而要选择出可以使机械臂表现良好的合适参数非常困难。因此，凭直觉和经验的参数最优化远远不够。目前，有单目标参数最优化和多目标参数最优化这两种主要的方法。以前的目的在于单一性能的设计。苏通过采用灵敏度作为目标函数最优化了斯图尔特平台；李通过把工作空间作为目标函数来优化一种三腿虚拟机械工具。这些方式没有考虑到其它的性能。多目标参数最优化同时采用几个性能指标作为目标函数来对操作手的参数进行优化。斯托顿通过选择工作空间和灵敏度两个性能指标作为目标函数使改良过的斯图尔特平台更优化；梅尔莱特提出了一种在考虑工作空间的同时关心其它设计目标的优化方法。陆利用遗传算法最优化了斯图尔特平台的参数。
根据人体的结构特点，提出了一种新型的三自由度混合机械臂和它的基于指数地图集的参数统计最优化。首先，在运动学和力学性能分析的基础上提出了一些运动学和力学性能评价指标和它的整体性能评价指标，也显示了在工作空间的评价指标分布和指数地图集。然后考虑装配技术，通过使用基于指数地图集的参数统计最优化建立了一种三自由度混合机械臂的原型。它可以提供一个三自由度混合机械臂的应用基础。与以往串行机械手臂相比，目前使用的像提升手臂这样的二自由度手臂并联结构，如图1所示，它的两个马达是与固定部分连接在一起的，以减轻移动质量。因此，机械臂拥有高的有效负载能力和更低惯性的优势，适合在人形机器人，精密抛光，航空，造船和汽车中使用。