月壤采样机械臂是月球着落探测器进行采样探测的必要机构,本文在对采样机械臂功能及性能指标详细分析的基础上,通过对现有的机械臂展开深入研究,设计出这套月壤采样机械臂系统,并加工装配出地面模拟实验装置。根据机械系统的性能指标,完成采样机械臂的总体方案设计,本文采用一个旋转关节和两个平移关节的三自由度机械臂做为本文设计方案。根据总体方案要求,对机械臂的关键组件进行详细的结构设计,具体包括关节组件结构设计以及采样组件结构设计。对动力系统进行设计,通过比较分析,选择直流伺服电机作为机械系统的动力装置。对采样机械臂系统作运动学分析,分析机械系统的运动关系,采用Denavit-Hartenberg(D-H)法建立系统的运动模型,推导出各坐标系之间的坐标变换矩阵以及坐标向量矩阵,得到运动学正解和运动学逆解方程,同时推算出系统的雅可比矩阵,为后续的分析及研究做准备。对机械臂系统进行动力学分析,研究不同坐标系之间静力以及静力矩的关系,采用拉格朗日法建立系统的动力学方程,根据建立的动力学方程得出系统的驱动力矩。利用Solidworks三维软件建立采样机械臂机械系统的三维实体模型,通过对三维实体模型的分析和检测,验证了结构设计的合理性与正确性。在此基础上,运用ADAMS仿真软件,对采样机械臂系统进行仿真分析,分析运动参数对机械性能的影响,检验动力系统设计的合理性,根据分析结果选择适当的电机型号。