● 摘要
搬运机器人是工业中应用范围最广的机器人之一，具有搬运速度快、负载中、可靠、安全等特点。本课题依托某火工品生产企业，研发应用于搬运200Kg危险化学品的大载荷搬运机器人，并要求将来可以安装在AGV小车上。由于其负载大，整体重量受限制，动作稳定性要求严格，大载荷自行式防爆搬运机器人的机械臂在其臂部结构形式，整体平衡方式，轨迹规划算法等方面设计有非常大的特殊性。
本文首先对机械臂机械结构进行了设计，采用有限元方法对各零件进行了强度校核，进而提出并设计了一种较为新颖的重力矩平衡机构，该机构具有重量轻、平衡效率高等特点。本文还对机械臂机械结构装配整体在各种姿态、各种负载下的静力形变进行了仿真计算。
在机械设计的基础上，本文完成了四自由度机械臂的正逆运动学计算。采用拉格朗日法对机械臂进行了动力学分析，并依据计算结果为其配置了驱动系统和减速装置。
最后，采用梯形加速度算法对机械臂轨迹进行了规划。梯形加速度算法具有加速度连续，最大加速度、最大速度易于控制等特点，可以使机械臂运动平稳迅速。本文还在运动时间、最大速度、加速度需求等方面将梯形加速度算法与三次多项式、五次多项式插值算法及抛物线拟合算法进行了对比分析，以验证该方法的优越性。