1、隨著機器人技術(shù)不斷發(fā)展，服務機器人在迎賓、助老助殘等方面已經(jīng)得到了廣泛的應用。本文主要目的是設計一款輕質(zhì)量、高剛度的仿人服務機器人手臂。由于仿人機器人手臂結(jié)構(gòu)參數(shù)受到人類手臂結(jié)構(gòu)和尺寸的限制，同時還要求機器人手臂在工作的過程中具有良好的動態(tài)特性。因此，對設計出的機器人手臂進行固有特性分析和動態(tài)響應優(yōu)化，對降低機器人手臂的振動問題、保障其工作的平穩(wěn)性具有重要的理論價值和實際指導意義。本文的意義在于采用先進的動態(tài)設計取代傳統(tǒng)的靜態(tài)設計，在設

2、計階段就綜合考慮影響機器人手臂工作穩(wěn)定性的多種因素，目的是設計出一款工作穩(wěn)定、振動小的服務機器人手臂。綜合運用人體工程學、人體測量學、多體系統(tǒng)動力學以及優(yōu)化設計方法，對服務機器人手臂進行結(jié)構(gòu)設計、固有特性分析以及動態(tài)響應優(yōu)化。具體研究工作如下：
　?、僭敿毥榻B最近幾年國內(nèi)外服務機器人的發(fā)展趨勢和增長態(tài)勢，以及本文的選題背景和研究意義。闡述國內(nèi)外對機器人動態(tài)特性分析的研究現(xiàn)狀，主要是對機器人進行模態(tài)分析和動態(tài)響應與激勵之間的關(guān)系研究

3、。介紹目前國內(nèi)服務機器人手臂存在的問題，并對本文在機器人手臂設計過程中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)加以介紹。
　?、趯θ祟愂直鄹鱾€關(guān)節(jié)自由度數(shù)目和運動范圍加以研究，確立仿人服務機器人手臂的結(jié)構(gòu)參數(shù)和設計要求。根據(jù)服務機器人的實際應用場合和功能要求，設計出五自由度機器人手臂。并根據(jù)《中國成年人人體尺寸》確立機器人手臂的上臂和前臂尺寸。最后運用Pro/E三維實體建模軟件建立機器人手臂的三維裝配模型。
　?、圻\用D-H參數(shù)法建立機器人手臂的連

4、桿坐標系，求得相鄰連桿之間的變換矩陣和正運動學方程，并將特定的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角代入正運動學方程，以此驗證正運動學方程的正確性。根據(jù)變換矩陣和正運動學方程，運用反變換法求得服務機器人手臂的運動學逆解。
　?、苓\用參數(shù)化建模思想建立機器人手臂的參數(shù)化模型，并根據(jù)有限元理論和多體動力學理論建立機器人手臂剛?cè)狁詈蟿恿W模型。運用 ADAMS軟件對機器人手臂進行模態(tài)分析和強迫振動分析，得到機器人手臂的模態(tài)頻率和固有振型，以及機器人手臂末端加速度、速