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川崎FS系列有六個自由度，故確定其為六自由度，并為關(guān)節(jié)型機器人。由于關(guān)節(jié)型機器人機身只有一個回轉(zhuǎn)自由度，臂部一般為兩個自由度，而腕部常為三自由度手腕。故確定腰部一個回轉(zhuǎn)自由度（機身），臂部一個俯仰和一個伸縮自由度，腕部三自由度，并且為RBR結(jié)構(gòu)。該機器人結(jié)構(gòu)示意圖如右邊所示：mXU紅軟基地
驅(qū)動電機是機器人傳動系統(tǒng)的基礎(chǔ)部件，要使機器人靈活準(zhǔn)確地實現(xiàn)動作目標(biāo)，驅(qū)動電機的正確選擇至關(guān)重要。而直流伺服電機因其精度高、額定轉(zhuǎn)速高以及能構(gòu)成閉環(huán)控制等特點，在機器人控制方面應(yīng)用廣泛。因此，首先選用伺服電機控制。伺服電機選用原則有以下幾點：mXU紅軟基地
①.連續(xù)工作扭矩〈伺服電機額定扭矩mXU紅軟基地
            ②.瞬時最大扭矩〈伺服電機最大扭矩mXU紅軟基地
            ③.負(fù)載慣量〈3倍電機轉(zhuǎn)子慣量mXU紅軟基地
            ④.連續(xù)工作速度〈電機額定轉(zhuǎn)速mXU紅軟基地
通過各力矩分析計算，最終選定10系列額定功率為1.5KW型號為EDSMT-2T110-060C的伺服電機。mXU紅軟基地
有限元分析法（Finite Element Method）是以現(xiàn)代計算機迅速發(fā)展為基礎(chǔ)而發(fā)展起來的一種近似數(shù)值分析方法。主要用來解決機械剛體力學(xué)以及具有特定臨界條件的數(shù)學(xué)偏微分方程等問題。臂部是機器人中主要的執(zhí)行部件，其剛性直接反映著機器人的整個性能，因為機器人的臂部結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的，將大臂等效為一維梁模型時難以避免地會產(chǎn)生各種誤差。為了實現(xiàn)比較快速地又較為精準(zhǔn)地分析大臂都強度校核，在分析臂部的應(yīng)力應(yīng)變時采用ansys有限元分析法。mXU紅軟基地
首先，我們建立大臂模型，定義彈性模量mXU紅軟基地
以及泊松比，再劃分網(wǎng)格，如右圖：mXU紅軟基地
然后施加相應(yīng)載荷，求解，計算結(jié)果如下：mXU紅軟基地
通過對應(yīng)力應(yīng)變分析，以及后續(xù)優(yōu)化計算，設(shè)計較為合理mXU紅軟基地
正向運動學(xué)和逆向運動學(xué)的求解問題是機器人運動學(xué)的關(guān)鍵，其核心是機器人關(guān)節(jié)空間與操作空間的坐標(biāo)變換。正運動學(xué)是在給定機器人各關(guān)節(jié)位置及連桿幾何參數(shù)下，求末端操作器相對基座的位姿問題，這對開發(fā)操作器坐標(biāo)算法是及其重要的。逆運動學(xué)則是在已知機器人末端操作器相對基座的位姿及各連桿的幾何參數(shù)情況下，求各關(guān)節(jié)位置的問題。逆運動學(xué)是機器人控制系統(tǒng)設(shè)計的主要來源。mXU紅軟基地
為此，先建立機器人坐標(biāo)系，建立機器人坐標(biāo)系采用后置法，如下所述：mXU紅軟基地
于是，根據(jù)上述方法，建立該機器人坐標(biāo)系如下圖：mXU紅軟基地
從而確定各參數(shù)如下：mXU紅軟基地
于是，根據(jù)以上各參數(shù)，mXU紅軟基地
計算出機器人正解如下：mXU紅軟基地
機器人速度雅可比矩陣的計算是分析機器人速度的基礎(chǔ)，它揭示了機器人操作空間與關(guān)節(jié)空間的映射關(guān)系。六自由度機器人雅可比矩陣為一6*6的方針，其第i列為：mXU紅軟基地
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