关节式工业机器人作为一种多自由度运动的自动化设备,长期以来备受国内外企业的青睐。然而,其自身却存在着一些值得改进的地方。一方面,关节式工业机器人手臂的运动速度及工作半径有较大的提升空间,以此可以进一步提高机器人的工作效率。另一方面,关节式工业机器人的成本、手臂重量及其对减速器的依赖程度有较大的降低空间。因此,如何完善传统关节式工业机器人,使其保留原有的优势并发挥更大的作用,应作为工业机器人技术发展的方向。综合考虑上述工业机器人需要改进的各个方面,提出一种新型复合剪叉式工业机械臂,以代替传统工业机器人的上臂和下臂。剪叉式机构属于可展结构的范畴,其具有运动单元模块化、空间伸展性强、稳定性高、结构简单、刚度高、稳定性好、成本低廉等特点,并在航天航空、工程和生活领域中有着广泛的应用。1.根据所获取的设计要求和性能参数确定复合剪叉式工业机械臂的运动功能方案。根据运动方案确定出机械臂的基本结构型式,即对其进行选型。最后,根据选型画出机构的运动简图。2.对复合剪叉式工业机械臂结构设计与分析。本文研究的复合剪叉式工业机械臂的结构设计部分主要包括剪叉单元结构设计与分析以及复合剪叉式机构(臂部)的结构设计。具体过程为,先进行剪叉单元结构设计与分析,然后进行复合剪叉式机构的设计,最后进行虚拟装配与检查。3.对复合剪叉式工业机械臂进行运动学理论分析,其包括正运动学分析和逆运动学分析。应用ADAMS软件对其进行仿真验证与分析。通过运动学分析可以获知复合剪叉式工业机械臂的运动规律以及驱动源的性能参数。4.应用ansys分析软件对机械臂的复合剪叉式机构进行精确的有限元静力学及模态分析。通过静力学分析,得出复合剪叉式机构在25kg外载荷作用情况下的应力、应变分布情况以及最大受力部分(即最危险区域),并进行结构优化设计。通过模态分析,得出避免结构发生共振现象的设计方案。