本课题来源于实际工程项目“XXX开发及实验研究”,主要设计实现对某异形体进行抓取及搬运的工业机器人。针对目标物材料比较特殊、不易抓取及拆卸的特点,提出异形体抓取机器人设计方案,并对其进行运动学、静力学、动力学、关键部件可靠性等分析,本文的主要内容如下:(1)对异形体抓取工业机器人进行结构设计。首先根据异形体特点和抓取搬运工作要求,确定机器人主体结构形式、工作方式等。然后对机座、腰部、手臂、手腕以及手爪分别提出设计要求,完成设计任务,并对其驱动方式和材料属性进行规划。(2)采用D-H法建立连杆坐标系,求出机器人的坐标连杆变换矩阵。采用理论算法中的代数法对运动学正逆问题进行求解。利用MATLAB中的Robotics Toolbox对运动学正逆解进行验证,并对运动轨迹进行规划,利用蒙特卡洛法以点集合的形式进一步表达出其工作空间。(3)对异形体抓取机器人进行力学分析,在考虑重力的情况下,应用MATLAB数值法对其进行静力学和动力学分析,求出关节所需驱动力和驱动力矩,并通过Adams虚拟样机法验证其正确性。(4)应用ANSYS有限元分析软件,针对机器人整体结构进行静态分析,重点对机器人手爪关键联接部位进行理论计算;对机器人整体进行模态分析,并对其低阶频率下振动形态进行研究,为理论设计向实际应用过渡做好铺垫。