【摘 要】
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为帮助残疾人独立地从事一些简单的日常生活活动,提高他们的生活质量,更好地享受生活,本课题根据实际生活环境中的使用要求,设计了一种可安装于残疾人用轮椅或移动平台的四自
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为帮助残疾人独立地从事一些简单的日常生活活动,提高他们的生活质量,更好地享受生活,本课题根据实际生活环境中的使用要求,设计了一种可安装于残疾人用轮椅或移动平台的四自由度助残机械臂,使残疾人可自主进餐、捡拾物品等。课题的主要研究内容如下:1.根据残疾人的日常生活环境,助残机械臂需较大的工作空间,且综合任务需求,选定助残机械臂为四自由度机械臂,因此确定助残机械臂采用串联四自由度构型,完成了机构的型综合。2.基于D-H法建立了机械臂的关节坐标系,解出了助残机械臂末端执行器的位置正解公式,运用齐次变换矩阵解出位置逆解公式,并运用算例对位置正逆解公式的正确性进行了验证。3.通过对四自由度助残机械臂的可操作性能进行分析,并结合人臂尺寸,完成了助残机械臂的尺寸综合。进一步解出助残机械臂的线速度雅克比矩阵及应当避免的奇异位形,然后运用几何绘图法和数值法,结合MATLAB对助残机械臂的工作空间进行了分析,满足了设计要求。4.确定了助残机械臂的整体传动系统方案,利用直流电机和谐波减速器以及行星齿轮减速器的组合进行驱动,实现了机械臂高效率的传动。最后运用solidworks进行了机械臂的整体建模,并对大臂支架等关键零件进行了应力分析,保证了助残机械臂的结构的合理性。对四自由度助残机械臂的构型及运动学分析,保证了助残机械臂在日常生活环境中能较好地满足残疾人的需求,且具有结构紧凑,质量较轻,体积较小,操作空间较大,可操作性能较好的特点,为后续的智能助残机器人系统的研究提供了支持。
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