为提高机械臂的负载能力和安全性,设计了一种承载能力大、刚度可变的液压机械臂。首先介绍了液压关节的转角自伺服原理及变刚度自适应机制,结合液压转角自伺服关节和变刚度液压被动随动关节完成了机械臂的结构设计。然后运用蒙特卡洛方法求解了该机械臂工作空间,证明其符合正常使用要求。最后基于ADAMS对可变刚度液压机械臂进行了动力学仿真,仿真结果表明该机械臂在低刚度状态下的碰撞力相较于刚性机械臂降低了约60%,为后续的结构优化与精度控制提供了重要理论基础。

针对机器人关节中普遍存在的运动耦合、运动不够平稳、输出力矩小等问题设计了一种径向配油的单叶片转角自伺服液压摆动缸将其作为液压机器人关节的驱动机构该液压摆动缸具有运动平稳、输出力矩大的优点且其降低了液压机器人关节尺寸。通过ADAMS对三自由度解耦液压自伺服关节进行运动解耦性分析验证然后利用MATLAB/Simulink仿真记录三自由度液压自伺服关节末端所能到达的空间轨迹最终绘制出该三自由度液压关节的工作空间。仿真结果表明该三自由度液压自伺服关节具有运动平稳、输出力矩大、运动解耦、工作空间大的特点。