[27]。結(jié)合運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，需要對移動(dòng)副中的轉(zhuǎn)動(dòng)副進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)定義，即對平臺(tái)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)約束，可以利用Adams/View提供的以時(shí)間為變量的函數(shù)表達(dá)式來精確定義運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)。選擇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工具按鈕，向每對旋轉(zhuǎn)添加運(yùn)動(dòng)約束。4．添加驅(qū)動(dòng)在上一步添加的約束副上點(diǎn)擊，完成驅(qū)動(dòng)的添加。仿真結(jié)果經(jīng)過約束副和驅(qū)動(dòng)的添加，完成機(jī)械臂的正運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)動(dòng)，得出機(jī)械臂仿真結(jié)果（如圖4-1）并導(dǎo)出機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的速度，加速度曲線。圖4-1仿真結(jié)果6.曲線后處理。經(jīng)過前面的步驟，完成機(jī)械臂正運(yùn)動(dòng)學(xué)的一種運(yùn)動(dòng)仿真，并且導(dǎo)出機(jī)械臂六個(gè)軸速度加速度曲線。關(guān)節(jié)1的角速度曲線如圖4-2，加速度曲線如圖4-3圖4-2關(guān)節(jié)1速度曲線圖4-3關(guān)節(jié)1加速度曲線關(guān)節(jié)2的角速度曲線如圖4-4，加速度曲線如圖4-5圖4-4關(guān)節(jié)2速度曲線圖4-5關(guān)節(jié)2加速度曲線關(guān)節(jié)3的角速度曲線如圖4-6，加速度曲線如圖4-7圖4-6關(guān)節(jié)3速度曲線圖4-7關(guān)節(jié)3加速度曲線關(guān)節(jié)4的角速度曲線如圖4-8，加速度曲線如圖4-9圖4-8關(guān)節(jié)4速度曲線圖4-9關(guān)節(jié)4加速度曲線關(guān)節(jié)5的角速度曲線如圖4-10，加速度曲線如圖4-11圖4-10關(guān)節(jié)5速度曲線圖4-11關(guān)節(jié)5加速度曲線關(guān)節(jié)6的角速度曲線如圖4-12，加速度曲線如圖4-13圖4-12關(guān)節(jié)6速度曲線圖4-13關(guān)節(jié)6加速度曲線4.3有限元分析本小節(jié)的目的是找出六軸工業(yè)機(jī)器人不同點(diǎn)的應(yīng)力和模態(tài)分析，以確定其最大剪應(yīng)力、固有頻率和振型。對于該分析，網(wǎng)格尺寸取0.01mm。對夾持器施加不同的載荷，求出最大應(yīng)力值。對于模態(tài)分析，考慮了機(jī)器人上不同的裂紋。比較了有裂紋和無裂紋機(jī)器人的模態(tài)振型和固有頻率，找出了機(jī)器人結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)，從而可以對機(jī)器人進(jìn)行任何設(shè)計(jì)修改，提高機(jī)器人的工作效率。4.3.1ANSYS有限元應(yīng)力分析進(jìn)行應(yīng)力分析以測試機(jī)械臂承受特定負(fù)載條件。在有限元法中，對結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行評估，以確定其是否能夠處理動(dòng)態(tài)模型中先前計(jì)算的載荷條件REF_Ref72671826\r\h[28]。確定結(jié)構(gòu)的剛度很重要。模型的物理分析在有限元環(huán)境下進(jìn)行。為此，需要約束基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)。在分析中，網(wǎng)目尺寸取0.01mm，并對夾持器端部施加載荷REF_Ref72671830\r\h[29]。所選殼體材料為樹脂，許用應(yīng)力約為30MPa，電機(jī)軸的材料是結(jié)構(gòu)鋼，許用應(yīng)力為2.1e11Pa整個(gè)機(jī)械臂應(yīng)力最大處在三軸電機(jī)軸處，約為1.43e8Pa(如圖4-14，4-15所示)。結(jié)構(gòu)鋼許用應(yīng)力為2.1e11Pa，安全，殼體部分應(yīng)力最大處在底座（如圖4-16）和大臂（如圖4-17），分別為2.8e6Pa和2.7e7Pa，殼體材料為樹脂，許用應(yīng)力約為30圖4-14整體應(yīng)力圖4-153軸電機(jī)應(yīng)力圖4-16大臂應(yīng)力圖4-17底座應(yīng)力圖4-18最大變形量4.3.2模態(tài)分析結(jié)構(gòu)模態(tài)分析的目的是了解其自振頻率與振型的情況，以避免在外部激勵(lì)下產(chǎn)生共振。通過有限元模態(tài)分析,對更高性能材料的要求導(dǎo)致了工業(yè)機(jī)器人等系統(tǒng)的模態(tài)分析REF_Ref72672100\r\h[30]。任何工程結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)確定了模型的固有頻率和振型等振動(dòng)特性機(jī)械出現(xiàn)裂紋或損壞，都會(huì)導(dǎo)致過早失效，并產(chǎn)生不同的操作問題。故障檢測的標(biāo)準(zhǔn)之一是結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)行為的變化REF_Ref72672105\r\h[31]。由于裂紋的存在，振動(dòng)的固有頻率、振型和振幅等參數(shù)會(huì)發(fā)生變化。模態(tài)分析的具體流程如下：打開有限元分析軟件ANSYSWorkbench，選擇其中的模態(tài)分析模塊，如圖4-19所示。圖4-19模態(tài)分析模塊選定好模態(tài)分析模塊之后，需要對結(jié)構(gòu)所用到的材料進(jìn)行設(shè)置，本結(jié)構(gòu)共分為鋼材和樹脂r4600兩種材料，具體設(shè)置如圖4-20。圖4-20材料設(shè)置當(dāng)設(shè)置好材料參數(shù)之后，便可從外部導(dǎo)入結(jié)構(gòu)的幾何模型（圖4-21），具體操作如圖4-22。圖4-21機(jī)械臂幾何模型圖4-22導(dǎo)入模型在導(dǎo)入模型后，對其進(jìn)行簡單修改，刪除夾具等不必要的部件。模型處理好之后，便可對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，劃分時(shí)，劃分方法設(shè)置為自由劃分，單元尺寸為默認(rèn)尺寸，具體操作如圖4-23，劃分網(wǎng)格后的圖形見圖4-24。圖4-23網(wǎng)格劃分操作圖4-24網(wǎng)格劃分結(jié)果在網(wǎng)格劃分完成后，便是進(jìn)行模態(tài)階數(shù)的設(shè)置和約束的添加，在本分析中，設(shè)置計(jì)算結(jié)果的模態(tài)階數(shù)為6階（見圖4-25）。圖4-25設(shè)置模態(tài)階數(shù)以上設(shè)置均為前處理操作，設(shè)置完成之后即可計(jì)算，對結(jié)構(gòu)計(jì)算完成后，可查看其計(jì)算結(jié)果，振型查看設(shè)置如圖4-26，模態(tài)處理結(jié)果如圖4-28至圖4-33。圖4-26振型設(shè)置圖4-27振型設(shè)置圖4-28一階振型圖4-292階振型圖4-303階振型圖4-314階振型圖4-325階振型圖4-336階振型結(jié)論：從結(jié)構(gòu)自振頻率來看，其前6階自振頻率處在10-200Hz之間，且隨著階數(shù)的增加，其自振頻率逐漸增大，因此在實(shí)際工作過程中，應(yīng)當(dāng)盡量使激勵(lì)頻率盡量遠(yuǎn)離結(jié)構(gòu)的自振頻率范圍，以避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振失穩(wěn)破壞。從結(jié)構(gòu)的振型來看，在其低階模態(tài)時(shí)，結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為豎直平面內(nèi)的翹曲運(yùn)動(dòng)，隨著階數(shù)的增加，其振型逐漸變?yōu)樗矫鎯?nèi)的翹曲運(yùn)動(dòng)，并逐漸伴隨有局部扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。4.4本章小結(jié)本章在機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真和有限元應(yīng)力以及模態(tài)分析，使用有限元法進(jìn)行模態(tài)分析能夠提供有關(guān)結(jié)構(gòu)所有節(jié)點(diǎn)直徑或模態(tài)的信息。然后，將由此獲得的頻率與激勵(lì)源的頻率進(jìn)行比較。通過分析，可以觀察到機(jī)械臂的應(yīng)力在強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)。第五章結(jié)論與展望5.1研究成果本設(shè)計(jì)致力于設(shè)計(jì)一種適用于教育教學(xué)平臺(tái)使用的迷你六自由度工業(yè)機(jī)器人，由于目前多數(shù)機(jī)械臂都是用于工業(yè)，因此體積龐大，重量過大且價(jià)格昂貴，不適用生產(chǎn)制造以外的其他領(lǐng)域，為了提升教學(xué)質(zhì)量，需要一種用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)的機(jī)械臂，要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量低，便于搬運(yùn)，且價(jià)格低廉可以達(dá)到消費(fèi)級(jí)，便于使用者教學(xué)展示和實(shí)驗(yàn)研究，本文設(shè)計(jì)了一種桌面級(jí)的迷你六自由度工業(yè)機(jī)器人，主要研究成果如下：工業(yè)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)與其他工業(yè)用的機(jī)械臂主要在體積，重量，價(jià)格三方面做出區(qū)別，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上盡量采取最緊湊的方案，機(jī)械臂完全展開的臂展不宜過長，材料選擇也要考慮價(jià)格不宜過高，基于以上的設(shè)計(jì)目標(biāo)，確定設(shè)計(jì)指標(biāo)，機(jī)械臂構(gòu)型，傳動(dòng)方案，驅(qū)動(dòng)方案等，并搭建機(jī)器人實(shí)物。工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和運(yùn)動(dòng)仿真：基于迷你六自由度軸工業(yè)機(jī)器人的三維模型設(shè)計(jì)，為了對機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)劃，需要基于soildworks建立的迷你六軸工業(yè)機(jī)器人三維模型，對機(jī)械臂進(jìn)行正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并且要通過仿真軟件adams進(jìn)行機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)仿真.工業(yè)機(jī)器人的Ansys分析：在機(jī)械臂三維模型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行應(yīng)力分析以測試機(jī)械臂承受特定負(fù)載條件，通過結(jié)構(gòu)模態(tài)分析了解其自振頻率與振型的情況，以避免在外部激勵(lì)下產(chǎn)生共振，分析結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是否合理，確定了模型的固有頻率和振型等振動(dòng)特性。不足之處及未來展望本次設(shè)計(jì)的迷你六自由度工業(yè)機(jī)器人是用于教育教學(xué)平臺(tái)的桌面級(jí)機(jī)械臂，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)緊湊，重量低，價(jià)格低廉。但是由于時(shí)間和能力問題，還存在以下的不足：1.本次機(jī)械臂設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)jinmi，價(jià)格低為主要目標(biāo)，對于機(jī)械臂的精度和負(fù)載大小做了一定程度的取舍，因此本機(jī)械臂僅適用于教學(xué)展示和實(shí)驗(yàn)，在將來的設(shè)計(jì)中可以繼續(xù)考慮機(jī)械臂的精度問題。2.未作機(jī)械臂控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由于畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間限制，僅對控制系統(tǒng)做了簡單了解，未進(jìn)行深入研究。3.本次設(shè)計(jì)的迷你工業(yè)機(jī)器人，由于結(jié)構(gòu)迷你和對重量的限制，所有殼體模型均采用3D打印加工的方式，不適合量產(chǎn)。參考文獻(xiàn)王懷江.淺談機(jī)器人控制的實(shí)際應(yīng)用[J].科技與企業(yè),2013(03):322.陶子航.輕型機(jī)械臂結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[D].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),2017.熊媛.工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀及其未來[J].農(nóng)家參謀,2020(23):111.陳靖.工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展[J].電子元器件與信息技術(shù),2020,4(09):41-42.王田苗,陶永.我國工業(yè)機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2014,50(09):1-13.楊濤,米君昊.淺談工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用[J].時(shí)代汽車,2020(15):17-18.李新樂,劉維平,武濤,邵海燕.工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)性能研究方法分析[J].山東工業(yè)技術(shù),2020(01):17-21.姚垠國.中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究及建議[J].機(jī)器人產(chǎn)業(yè),2021(01):27-31.宋中越,徐慶坤,王亞凌.6軸工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì),2020,37(11):115-119.殷埝生.我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展探究[J].中國新通信,2020,22(20):135-136.ChenX,ShuaiW,LiuJ,etal.KeJia:TheIntelligentDomesticRobotforRoboCup@Home2015[J].徐方方.基于任務(wù)級(jí)的移動(dòng)機(jī)器人/工業(yè)機(jī)械臂復(fù)合冗余系統(tǒng)的規(guī)劃技術(shù)研究[D].南京理工大學(xué),2013.Zhao,Yu.IntelligentControlandPlanningforIndustrialRobots[D].ProQuestDissertationsandThesesFull-textSearchPlatform,2018.Abnet,DustinA..'Tamingourmachines':RobotsandtheAmericansoulintheindustrialage[D].ProQuestDissertationsandThesesFull-textSearchPlatform,2013.本刊訊.我國工業(yè)機(jī)器人總量居亞洲第一[J].電器工業(yè),2021(05):5.中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展與應(yīng)用觀察[J].企業(yè)管理,2021(04):19-23.Computation-NeuralComputation;DatafromUniversityofAlicanteProvideNewInsightsintoNeuralComputation(Mirbot:aCollaborativeObjectRecognitionSystemforSmartphonesUsingConvolutionalNeuralNetworks)[J].Computers,Networks&Communications,2019.譚芳.ABBIRB120型工業(yè)機(jī)器人編程及搬運(yùn)實(shí)例[J].南方金屬,2019(02):43-46.肖遙.六自由度核燃料棒組裝機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真分析[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2015.丁瑋,張冰蔚,孟慶員,朱啟航.六自由度經(jīng)濟(jì)型工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J].機(jī)床與液壓,2019,47(11):19-23.陳劍鋒.混合驅(qū)動(dòng)式多關(guān)節(jié)雙機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制研究[D].上海交通大學(xué),2011.陳磊.六自由度關(guān)節(jié)型噴涂機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析[D].重慶大學(xué),2015.BalaramanVelmurugan,DroletBarbaraS.,MitzelDanaN.,WilsonWilliamC.,OwensJeana,GaudreaultNatashaN.,MeekinsDavidA.,BoldDashzeveg,TrujilloJessieD.,NoronhaLeelaE.,RichtJuergenA.,NayduchDana.MechanicaltransmissionofSARS-CoV-2byhouseflies[J].Parasites&Vectors,2021,14(1).趙慧鵬,周俊杰,李晉,范淑瑞,錢昌賢.行星離心式新型機(jī)械無級(jí)傳動(dòng)基本工作特性研究[J/OL].中國機(jī)械工程:1-9[2021-05-15].李關(guān)健.六軸小型關(guān)節(jié)型機(jī)器人設(shè)計(jì)、分析和標(biāo)定研究[D].揚(yáng)州大學(xué),2017.蘇慧平,趙雙雙.工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及其軌跡擬合分析[J].電子測試,2020(21):62-63+31.祝洲杰,吳鋰力,許林杰,劉順利.輕型六自由度工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J].機(jī)電工程技術(shù),2020,49(11):180-183.張永林.基于OpenGL的5R工業(yè)機(jī)器人的仿真[D].南京航空航天大學(xué),2006..崔龍飛,張龍,仲冰冰,孟慶愛.基于ADAMS的路錐收放機(jī)械手虛擬樣機(jī)建模與仿真分析[J].機(jī)械與電子,2013(08):69-73.唐越,鄭金輝,門正興,張冒,李秀鑫.工業(yè)機(jī)器人D-H建模與運(yùn)動(dòng)仿真[J].中國重型裝備,2020(01):31-32+40.SudipS.Bhattacharjee.FiniteElement