拟人机器人是当今机器人研究领域最活跃的研究方向之一,而拟人手臂是拟人机器人的重要组成部分。本文对一种新型混联结构拟人手臂进行了分析与设计。 该拟人手臂的肩腕关节采用了三自由度球面并联机构,使手臂的位置求解变得复杂。给出了正交三自由度球面并联机构的位置反解方程,有效提高了运算速度,进而获得了高效的手臂位姿正解方程。 在建立了肩腕关节干涉模型的基础上,研究了结构参数与工作空间的关系,并综合了加工和装配的工艺要求优化了机构参数,完成了样机的设计。分析了拟人手臂的工作空间。 在肩腕关节速度传递方程的建立过程中,运用三维线性空间中非正交基分析机构速度传递关系。分析了拟人手臂的运动学各向同性指标。 建立了拟人手臂及各个关节的静力传递方程。以肩关节为例分析了拟人手臂并联环节的全域承载能力,规划了承受额定载荷时的工作空间,提供了并联关节驱动电机的选择办法。