摘要：针对机械臂的设计特点和技术难点,对机械臂的本体结构进行了研究,提出了一种全新的模块化设计方法,该方法通过Solidworks建立了机械臂三维模型,进行了模块化机械臂伺服单元的设计。首先,对机械臂的电机和谐波减速器进行了选型,通过实验计算了不同关节角度的转矩,确定了最终的选择方案;然后,利用Ansysworkbench对机械臂的关键零部件进行了有限元分析,得出了机械臂第二关节等重要部件的应力和位移云图,从体积布局以及工作模式等角度进行了硬件设计,采用闭环控制算法和力反馈算法开发方案,实现了三闭环的伺服电机控制和一体化伺服驱动单元的力反馈;最后,在结构和算法的基础上开发出了OUR系列模块化机械臂。研究结果表明,关键零部件具有较大的刚度和强度,各关节具有高度的独立化和模块化。

关键词：三维建模 模块化 伺服驱动 有限元 闭环控制 

单位：北京交通大学机械与电子控制工程学院; 北京100044