2。2。2 工作原理 5

2。3 机械臂机构方案设计说明 6

2。3。1 关节臂自由度 6

2。3。2 数据采集 6

2。3。3 关节臂使用说明 6

第三章 机械臂结构设计 8

3。1 机械臂的功能结构设计 8

3。1。1 机械臂设计应注意的问题 8

3。1。2 驱动方式的选择 9

3。2 机械臂关节的结构设计 11

3。2。1 机械臂臂Ⅰ结构设计计算 11

3。2。2机械臂臂Ⅲ结构设计 18

3。2。3 机械臂臂Ⅳ结构设计 23

3。3 本章小结 29

第四章 机械臂建模及运动学分析 30

4。1 机械臂模型 30

4。1。1 机械臂三维模型 30

4。1。2 机械臂虚拟样机模型 30

4。2 机械臂运动学分析 31

4。2。1 位置描述 31

4。2。2 方位描述 33

4。2。3 位姿描述 34

4。2。4 平移坐标变换 34

4。2。5 旋转坐标变换 34

4。2。6 复合变换 34

4。2。7 齐次坐标变换 35

4。2。8 D-H法及运动学方程 36

4。3 机械臂运动学仿真 38

4。4 工作空间分析 40

总  结 42

致  谢 43

参考文献 44

第一章 绪论

1。1研究背景及意义

机械臂是人类历史上最早用于实际生产领域的机器人的一种类型。传统机械臂主要有以下四类应用：操作、维修、起重运输和工艺[1]。机械臂综合了机械结构设计，计算机控制原理，传感技术等众多领域的相关技术，是一种典型的高科技机电一体化产品。由于机械臂具有定位精确、工作高效、应用范围广等特点，已逐步取代了人工作业。如今机械臂更是走进了老百姓的日常生活，用途也日益多元化。

三维扫描仪是一种能够直接快速获取物体原始三维信息的计算机输入设备，在工业生产、影视制作、服装设计、医疗诊断等领域应用十分广泛。而三维扫描仪自身设备并不具备快速精确的到达扫描位置的能力，机械臂则能完美地实现将三维扫描仪送至工作位置对被测物体进行多方位扫描的功能。

随着时代的进步，机械臂已渐渐推广至各个领域，包括电子电器行业、金属制造业、食品工业、橡胶及塑料工业等[2]。机械臂的发展不仅解放了劳动力，更是提高了产品的精度和质量。机械臂的研究和开发对我国的自动化水平的提高有着直接的影响，不论是经济层面还是技术层面来考虑都是十分必要的。