1。2国外研究现状

机械臂如今已经有将近80年的历史了，随着人类科技的进步，学科的多元发展，机械臂的研究越来越具有综合性，涉及范围越来越广。

ABB公司研制的IRB 6400RF 作为六自由度机械臂十分具有代表性。IRB 6400RF的实际操作距离可以达到2。5m，它的承载能力也上升至200kg。在相同类型的六自由度机器人中精确度已经是最高的，甚至刚度也是最大。它配备了先进的运动控制系统和碰撞检测系统，可以规避障碍物，从而达到减少工具由于碰撞而损坏的风险。ABB自家独有的控制技术，使得机械臂能实时根据它自身运动时的加速度时刻进行优化处理，提高了机械臂整体的稳定性。该机械臂拥有一流的路径跟踪精度和重复定位精度，所能达到的效果就是不论速度如何，它均可沿着运行路径不改变。采用了全钢结构，对于各种恶劣生产环境均能适应，整个机械臂达到IP67级密闭性[3]。

瑞士Neuronics公司发布了一款名为Katana1。2的机械臂，这款机械臂在设计时同样是以六个自由度来配备。它重达4kg，可达最大电压和最大电流分别为12伏特和6安培。值得一提的是，它的定位精度可以精确到微米级，精度十分高。为了使Katana能够容易得集成至任意一个自动化环境中，给它配备了一块强大的主板，功能丰富。在主板上，外设接口分布充足，足够用户去使用。主板采用了高端的PowerPC处理器，该处理器集成了FPU(浮点数计算单元)，2个USB主机，1个USB 器件，CAN，Ethernet，2个串口以及一些标准数字I/O接口[4]。机械臂Katana1。2的通用性和多功能性很强得益于在主板内的嵌入式 Linux内核具有实时状态最优的特性。

国外的各类型机械臂虽然在各自的领域已经达到了很高的水平，但是智能化的程度还有巨大的空间，研究需要继续下去，与其他学科融合，达到更惊人的效果。

1。3国内研究现状

1。4发展趋势

1。5 本文研究内容

本文以六自由度机械臂作为研究对象，进行整体的结构造型设计，并对其三维建模，建立虚拟样机模型，进行运动学仿真，使之能够满足任务书设计要求。

论文章节安排如下：

第一章：阐述本文研究背景和目的，综述国内外的研究发展史以及目前机械臂在新世纪新经济下的发展趋势。

第二章：本章主要对任务书所要求设计的内容进行了分析，明确了工作内容。对三维扫描仪进行了选型，并对六自由度机械臂的工作原理和整体结构做了简单的介绍。接着对机械臂的机构方案做了简要的说明，包括六个自由度的分配方式，数据的采集和实体操作的概述。

第三章：本章详细地阐述了机械臂在结构设计时所需要注意的事项，确保了机械臂结构的合理性。通过对驱动电机的选型，保证机械臂各关节传动轴设计的进行，为了使设计的轴能够保证机械臂的正常运转，对其进行受力分析和强度校核。

第四章：对六自由度机械臂建立了三维模型，并将其导入运动动力学仿真软件ADAMS中，为机械臂的运动学仿真做准备。介绍了机械臂运动学问题，对运动学数学基础作了相关简介，给出了正运动学的D-H参数法，在ADAMS中进行正运动学仿真。根据运动轨迹，简单推导出机械臂的工作空间范围。

第二章 机械臂需求分析及总体方案设计

2。1 机械臂设计需求分析

2。1。1 需求分析

根据任务书要求，该机械臂的任务目标为：

a。根据扫描仪设计手臂支架，安装接口；

b。手臂支架能360度旋转，悬挂于天花板；

c。设计扫描高度2M,扫描包络直径不小于600mm；