摘 要
隨著微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)和機(jī)械制造工藝水平的飛速發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域逐步從汽車拓展到其它領(lǐng)域。在各種類型的機(jī)器人中，模擬人體手臂而構(gòu)成的關(guān)節(jié)型機(jī)器人，具有結(jié)構(gòu)緊湊、所占空間小、運(yùn)動(dòng)空間大等優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用最為廣泛的機(jī)器人之一。尤其由柔性關(guān)節(jié)組成的柔性仿生機(jī)器人在服務(wù)機(jī)器人及康復(fù)機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用和需求越來越突出。
本課題重點(diǎn)在于氣動(dòng)機(jī)械手關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)和其可行性分析。由于氣動(dòng)肌肉柔性關(guān)節(jié)的研究歷史短、資料少，肌肉本身的動(dòng)特性還在研究中，因此本課題具有一定的難度，在研究過程中注重靜態(tài)指標(biāo)的滿足。
本文重點(diǎn)解決的問題——結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真。
本課題中主要內(nèi)容是：
（1）設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)械手關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)；
（2）關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)；
（3）用仿真軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過程模擬分析以此來改善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，直到得出滿意的結(jié)果為止。
目標(biāo)：滿足氣動(dòng)機(jī)械手關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：氣動(dòng)肌肉；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；氣動(dòng)機(jī)械手關(guān)節(jié)；運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真

目 錄
摘 要
Abstract
第1章 緒論………………………………………………………………………………………1
1.1研究氣動(dòng)機(jī)械手的意義…………………………………………………………………1
1.2 氣動(dòng)機(jī)械手在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用………………………………………………2
1.3 氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r及優(yōu)缺點(diǎn)……………………………………………………………4
1.4 氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展方向…………………………………………………………………6
第2章 氣動(dòng)機(jī)械手關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)……………………………………………………8
2.1 氣動(dòng)肌肉結(jié)構(gòu)、特性及模型……………………………………………………………8
2.1.1 氣動(dòng)肌肉的基本結(jié)構(gòu)……………………………………………………………8
2.1.2 氣動(dòng)肌肉的特性…………………………………………………………………8
2.1.3 氣動(dòng)肌肉的模型…………………………………………………………………9
2.2 氣動(dòng)機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)………………………………………………………………11
2.3 氣動(dòng)機(jī)械手關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………12
2.3.1 關(guān)節(jié)的基本方式………………………………………………………………12
2.3.2 肩關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………12
2.3.3 肘關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………14
2.3.4 腕關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………16
第3章 氣動(dòng)機(jī)械手關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)…………………………………………………18
3.1參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)…………………………………………………………………………18
3.2 肩關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………18
3.2.1 第一肩關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)……………………………………………………18
3.2.2 第二肩關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)……………………………………………………20
3.2.3 第三肩關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)……………………………………………………22
3.3 肘關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………23
3.3.1 X軸方向上的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)……………………………………………………23

3.3.2 Y軸方向上的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)……………………………………………………24
3.4 腕關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………26

第4章 氣動(dòng)機(jī)械手關(guān)節(jié)的模擬仿真………………………………………………………27
4.1 仿真內(nèi)容………………………………………………………………………………27
4.2 仿真方法………………………………………………………………………………27
4.3 氣動(dòng)機(jī)械手關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析………………………………………………………28
4.3.1 第一肩關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)仿真及分析…………………………………………………28
4.3.2 第二肩關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)仿真及分析…………………………………………………28
4.3.3 肘關(guān)節(jié)X軸方向的運(yùn)動(dòng)仿真及分析……………………………………………29
4.3.4 肘關(guān)節(jié)Y軸方向的運(yùn)動(dòng)仿真及分析……………………………………………30
4.3.5 腕關(guān)節(jié)X軸方向的運(yùn)動(dòng)仿真及分析……………………………………………31

4.3.6 腕關(guān)節(jié)Z軸方向的運(yùn)動(dòng)仿真及分析……………………………………………32
4.3.7 第一二肩關(guān)節(jié)，肘關(guān)節(jié)X軸方向，腕關(guān)節(jié)X軸方向的運(yùn)動(dòng)仿真及分析………32
4.3.8 第一二肩關(guān)節(jié)，肘關(guān)節(jié)Y軸方向，腕關(guān)節(jié)Z軸方向的運(yùn)動(dòng)仿真及分析………33
第5章 結(jié)論……………………………………………………………………………………33
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………34
致謝……………………………………………………………………………………………36