随着助老助残机器人技术的不断发展,老年人和肢体障碍患者的生活质量明显提高。但是,由于现如今大多数机器人安装在固定位置,这就导致它的服务范围有限。为了解决这一问题,本课题设计了一款置于座椅位姿可调轮椅上的服务机械臂,该机械臂将轮椅的移动性、轮椅座椅位姿的可调性与机械臂的灵活性紧密结合起来,保证肢体障碍患者在无人看护的情况下也能完成一定的日常操作,课题的具体研究内容如下:1.根据轮椅用机械臂的设计准则确定了机械臂的自由度数和关节机构构型,并利用UG软件建立机械臂的虚拟样机。建立轮椅机械臂的运动学模型,根据D-H法得到机械臂的运动学正逆解,并用矢量积分法推导出机械臂的雅克比矩阵,基于蒙特卡洛法分析了轮椅机械臂的工作空间。2.将座椅具有调角和调高两种功能的轮椅简化为3自由度机构,建立了轮椅机械臂系统的运动学模型;并利用齐次变换矩阵和D-H参数法相结合的方式推导出了座椅两种调姿状态下轮椅机械臂系统的运动学方程;之后对此冗余轮椅机械臂系统的运动学逆解进行仿真验证。3.对机械臂进行受力分析。根据机械臂连杆间力的传递关系及达朗贝尔原理推导出机械臂的静力学及动态静力学方程,并求解出在不同工况下机械臂各关节所受力及力矩的变化情况。4.对机械臂进行力学仿真验证。分别利用MATLAB和ADAMS软件绘制了机械臂各关节力及力矩随时间的变化情况,对机械臂的静力学和动态静力学方程的正确性进行了验证。