机械式娱乐机器人手臂联动机构的设计与研究.pdfVIP

机械式娱乐机器人手臂联动机构的设计与研究 熊 彪 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司 武汉 430040 摘 要：针对 目前娱乐机器人多自由度手臂机构设计存在成本高 、发展速度缓慢等问题提出机械式手臂联 动机构，即利用六杆机构实现手臂前、后、左、右同步或交错摇摆 ，从而完成鼓掌、欢呼的动作。将优化设计 思想与Matlab相结合 ，利用外惩罚函数法对两次简化后的手臂异步联动进行建模优化，求解出参数并用分支定 界法确定杆件参数；利用控制变量法对手臂同步联动进行参数优化 ，以SolidWorks、ADAMS软件为工具，建立 其仿真模型，进行运动学仿真，结果显示，优化设计的六杆机构异步联动行程 比系数最优、同步联动两臂相位 差最小，能很好地满足机器人手臂娱乐需要。最终从六杆机构参数映射到手臂联动机构，为娱乐机器人手臂联 动机构的设计和计算提供参考。 关键词：娱乐机器人；手臂联动机构；六杆机构优化；外惩罚函数法；运动学仿真 中图分类号：TH132 文献标识码 ：A 文章编号：1001—0785 (2014)07—0020—04 Abstract：Inviewoftheproblemsindesignofmulti．degreeoffreedom annmechanism ofcurrententertainmentrobots suchashighcost，slow developmentspeed，etc．，themechanicalalnllinkageisproposed，whichmeanstoenablethe ai313toswaysimultaneouslyoratstaggeredtimetothefront，back，left，andrightusing6-barmechanism ，hencetocon— pletetheclappingorapplausegesture．CombiningtheoptimaldesignideawithMatlab，modelingoptimizationismadefor twicesimplifiedarm asynchronouslinkagewiththeexternalpenaltyfunctionmethod，toworkouttheparametersanddeter— minethebarparameterswiththebranchandboundmethod；andparameteroptimizationisconductedforarm synchronizing linkagewiththecontrolvariablemethod．SolidWorksandADAMSareusedtobuildthesimulationmodelforthepurposeof kinematicssimulation．Theresultshowsthatthestrokeratioofoptimallydesigned6一barmechanism asynchronouslinkageis thebest，whilephasedifferencebetweenalTnSofsynchronizinglinkageisminimum，whichcanbettermeetentertainment demandofrobotalTns．FinallyaFFalinkagemechanism ismappedby6-bra mechanism parameters，whichcanproviderear— eneefordesignandcalculationofarm linkagemechanism oftheentertainmentrobots． Keywords：entertainmentrobot；arm linkage；6-barmechanism optimizatinn；externalpenaltyfunctionmethod；ki— nematicssimu1ati0n 手臂的前后左右 同步或交错摇摆 ，从而完成鼓 0 引言