仿生机械手由于其杰出的性能在工业、军事、医疗、科研等领域都得到了广泛应用,师法自然,从生物世界中优化设计进而获取优异的性能,促进仿生学的大力发展。而对于动力来源,液压驱动容易实现无级调速,调速范围较大,且在同等功率条件下体积小、重量轻,因此具备惯性小、动作灵敏,可实现频繁启动和换向的优点。本文就结合这些特点介绍了这一种液压驱动型仿生机械手的设计方案和结构特点,考虑到机械手在实际应用和设计当中,常需要建立动力学方程进行建模仿真,因此也从拉格朗日法出发,从能量的观点分析机械手的动力学问题,为之后设计方案的优化提供参考意见。

为了使关节型码垛机器人运动更加精确、流畅、连续、平稳的码放货物,提出了基于双平行四边形机构码垛机器人的轨迹规划及运动学分析方法。根据D-H法建立运动学模型,并对其进行反解。采用“5-3-5”轨迹规划法,将各关节运动轨迹分为三段,使用不同低阶多项式对各轨迹段进行插补。利用MATLAB进行运动学仿真分析,并生成关节角、角速度、角加速度变化曲线。利用拉格朗日方程推导各关节驱动力矩,保证各关节按照期望的角速度和角加速度运动。为实现关节型码垛机器人轨迹规划提出一种新的方法。

拉格朗日方程是通用六自由度工业机械臂进行动力学分析的常用方法。然而,当关节自由度多于三时,其动力方程的展开式相当复杂,完整地求出其表达式并不现实。考虑到通用工业机械臂的满足Pieper准则的特殊结构,只考虑机械臂的前三关节,并将腕部三个关节看作为动力效应的外部干扰,对其进行动力学分析,并通过ADAMS进行对比验证。结果表明,当只考虑机械臂前三关节时其动力学特性与考虑全部六关节相比不失一般性,且具有较小的误差。