老人服务机器人机械臂的动力学分析与轻量化设计研究

中国机械工程 ›› 2012, Vol. 23 ›› Issue (10): 1146-1150.

老人服务机器人机械臂的动力学分析与轻量化设计研究

郭大宝1,2;梅涛1,2;骆敏舟1,2;冯宝林1,2;赵江海1,2

1.中国科学院合肥物质科学研究院，合肥，230031
2.中国科学院先进制造技术研究所,常州,213000

出版日期:2012-05-25 发布日期:2012-05-30
基金资助:
中国科学院知识创新工程重要方向项目（KGCX2-YW-154）

Dynamics Analysis and Lightweight Design of Manipulator of Elderly Serve Robot

Guo Dabao1,2;Mei Tao1,2;Luo Minzhou1,2;Feng Baolin1,2;Zhao Jianghai1,2

1.Hefei Institutes of Physical Science,Chinese Academy of Sciences,Hefei,230031
2.Institute of Advanced Manufacturing Technology of Chinese Academy of Sciences,Changzhou,Jiangsu,213000

Online:2012-05-25 Published:2012-05-30

摘要/Abstract

摘要：

针对老人服务机器人机械臂的功能要求，提出了一种老人服务机器人的串联型六关节机械臂轻量化的设计方法。建立了机械臂的牛顿-欧拉动力学方程，并利用动力学方程的分析结果，选择了机械臂的直流伺服电机和减速系统等部件。在虚拟样机的基础上对机械臂进行了轻量化设计，包括利用CAD软件设计机械臂机构，利用CAE仿真软件对机械臂进行了静力学和动力学仿真，校验分析结果，选择能够实现机械臂轻量化的机械臂构架的材料，优化构架的结构。

关键词: 虚拟样机, 动力学分析, 轻量化, 静力学仿真, 动力学仿真

Abstract:

In order to meet the basic demands of manipulator, this paper created a method of lightweight design of a manipulator of 6 DOF in a serial elderly serve robot. A series of dynamics equations were built according to the Newton-Euler method. After the results of the dynamics analysis were got, based on the results, the property driving system of the manipulator was chosen including the DC servo motors and the reducers. Then the manipulator's model was built, and the statics and dynamics simulation were also made by the virtual prototyping technology. 

Key words: virtual prototyping, dynamics analysis, light weight, statics simulation, dynamics simulation

中图分类号:

TP242

郭大宝1, 2, 梅涛1, 2, 骆敏舟1, 2, 冯宝林1, 2, 赵江海1, 2. 老人服务机器人机械臂的动力学分析与轻量化设计研究[J]. 中国机械工程, 2012, 23(10): 1146-1150.

GUO Da-Bao-1, 2, MEI Chao-1, 2, JIA Min-Zhou-1, 2, FENG Bao-Lin-1, 2, DIAO Jiang-Hai-1, 2. Dynamics Analysis and Lightweight Design of Manipulator of Elderly Serve Robot[J]. China Mechanical Engineering, 2012, 23(10): 1146-1150.

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[1]	苏永雷, 张志飞. 车身多性能约束下的一体压铸三角梁轻量化设计[J]. 中国机械工程, 2024, 35(04): 691-699.
[2]	王超, 成艾国, 张承霖, 于万元, 何智成. 面向刮底安全的电池包防护结构轻量化设计[J]. 中国机械工程, 2023, 34(19): 2343-2352.
[3]	刘英杰, 胡强, 赵新明, 张少明, 黄帅, 王永慧. 汽车发动机连接支架拓扑优化及增材制造研究[J]. 中国机械工程, 2023, 34(18): 2238-2267.
[4]	何宇凡, 孙江宏, 高锋, 李乃峥, 何雪萍, 王军见. 一种针对圆锥体外表面贴装的机械手设计分析与优化[J]. 中国机械工程, 2023, 34(01): 55-64.
[5]	文桂林, 陈高锡, 王洪鑫 , 薛亮, 魏鹏, 刘杰, . 含自重载荷的功能梯度材料结构时域动力学拓扑优化设计[J]. 中国机械工程, 2022, 33(23): 2774-2782.
[6]	曹腾, 李晓牛, 王柏权, 温智益, 吴大伟. 单相压电电机驱动的高精度孔径光阑设计[J]. 中国机械工程, 2022, 33(20): 2414-2419.
[7]	赵慧鹏, 周俊杰, 李晋, 范淑瑞, 钱昌贤. 行星离心式新型机械无级传动基本工作特性研究[J]. 中国机械工程, 2021, 32(20): 2427-2435.
[8]	王登峰, 李慎华. 基于Pareto挖掘的白车身侧碰安全件轻量化优化设计[J]. 中国机械工程, 2021, 32(13): 1584-1590,1637.
[9]	范大鹏;谭若愚. 快速反射镜中柔顺传动机构应用与研究现状[J]. 中国机械工程, 2020, 31(24): 2899-2909.
[10]	郭金生1;王峰1;岳程斐2. 基于商用现货的高分辨卫星微振动抑制系统设计[J]. 中国机械工程, 2020, 31(20): 2395-2042，2411.
[11]	张凯成；李舜酩；孙明杰. 钢铝材料结合的商用车车架多工况轻量化优化设计[J]. 中国机械工程, 2020, 31(18): 2206-2211，2219.
[12]	童水光1;何顺1;童哲铭1;范慧楚1;李元松2;李明辉2;谭达辉3;钟玉伟3. 基于组合近似模型的轻量化设计方法[J]. 中国机械工程, 2020, 31(11): 1337-1343.
[13]	朱传敏1;顾鹏1;刘丁豪1;张恒2. 包含颈缩失稳的中厚钢板应力应变关系[J]. 中国机械工程, 2020, 31(09): 1037-1042.
[14]	钟浩龙;张小龙;刘子建. 薄壁梁结构的电动汽车车身刚度正向设计方法[J]. 中国机械工程, 2020, 31(08): 975-982.
[15]	吴家腾;杨宇;程军圣. 基于参数反求的齿轮裂纹时变啮合刚度计算方法[J]. 中国机械工程, 2019, 30(24): 2916-2924.