摘要：针对关节式同步带减速机械臂精度可靠性差、制造成本高等问题,对机械臂误差建模、精度可靠性分析、精度优化设计进行了研究。利用柔性多体理论,建立了考虑机械臂杆长、关节间隙和同步带柔性耦合等因素的精度误差模型,利用实验手段获得了模型不确定性参数,利用所建立的可靠性模型应用一阶二次矩法进行了可靠性分析;对比了计算可靠度和实测可靠度验证模型准确性,开展了以灵敏度分析为基础的可靠性优化过程,建立了以制造成本最低为优化目标,满足精度可靠度要求为约束的优化模型;利用Matlab中遗传算法工具箱进行了机械臂精度优化设计。研究结果表明:未优化前X轴和Y轴可靠度基于模型计算和实验测试的相对误差为0.16%和0.32%,大臂和小臂加速度为主要误差因素;经优化后X、Y轴可靠度分别提高到了99.71%和99.78%,且与经验设计相比,制造成本降低27.92%,为关节式同步带减速机械臂设计制造提供了理论依据。

关键词：关节式同步带减速机械臂 耦合误差模型 关节间隙 同步带柔性 精度优化 

单位：浙江工业大学浙江省特种装备制造与先进加工技术重点实验室; 浙江杭州310014