同步仿生機械臂設計*

楊　濤，陳亮宏，孫旭杰，盧會會，姚小雪

(南京工程學院，江蘇 南京　211167 )

0　引　言

迄今為止，在機械臂的控制領域中，其操縱方式單一：一類為按鍵控制；另一類機械臂的運動則需要多個控制桿來控制，其設計繁瑣，不易操作，一定程度上限制機械臂的推廣和使用。國內仿生機械臂的水平和國外的仿生機械臂的水平相差較大。現如今，國外已經初步實現用腦電波和手臂神經微弱的電信號控制機械臂，但是技術還不是很成熟。同步仿生機械臂因其具有控制靈活和操縱簡單的特點，兼有人行為意識和機械手的作業效能，已經成為當今世界科研領域及工業領域的熱門話題和研究方向。因此在軍事、醫療、衛生、太空、工業和海洋等領域有著廣泛的應用前景。這次的研究采用多傳感器信號獲取，可以更精度地獲取運動信息，將同步仿生機械臂的研究推向了新高度，可為今后的仿人機械臂、多機械臂和主從機械臂等同步控制的研究提供一定的技術和理論支持。

1　機械結構設計和有限元分析

1.1　同步仿生機械臂的機械結構設計

同步仿生機械臂，共有六個自由度，包括通過七個支架依次連接的六個旋轉關節，其中第一旋轉關節和第二旋轉關節構成肩部的兩個自由度，第三旋轉關節構成大臂的一個自由度，第四旋轉關節構成肘部的一個自由度，第五旋轉關節構成小臂的一個自由度，第六旋轉關節構成腕部的一個自由度。

所述六個旋轉關節的結構相同，均包括驅動機構和法蘭盤，驅動機構包括主要由直流電機、齒輪減速器和反饋控制器構成的閉環控制系統，齒輪減速器箱體和法蘭盤分別與兩個支架固定連接；……