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随着我国人工成本的不断提高以及传统制造业转型的需求越来越迫切,机器人产业作为能够代替人工以及推进制造业转型地关键技术,受到了国家越来越多的关注。在国家发布的《中国制造2025》中,机器人产业被列为十大重点突破的领域之一。本文基于传统的工业机械臂一经设计就不可改变这一缺点,研究与设计了可随环境和任务需求而变化的六自由度模块化机械臂。主要进行的工作内容有以下四点:(1)模块化机械臂的结构设计,包括机械臂的整体结构设计和模块化关节的设计,其中,整体结构设计采用前三个关节为铰接型且后三个关节(腕关节)为第四个关节与第二、三关节平行的结构布局;模块化关节设计的主要结构有谐波减速器、谐波前后法兰、伺服电机、刹车、机械臂关节外壳等,并通过选型计算得到各个零部件的具体型号。(2)基于设计的模块化机械臂,开发与其适配的运动学算法,包括正向运动学算法和逆向运动学算法,其中逆向运动学算法是一种基于代数法的运动学逆解算法,将算法在MATLAB中实现,并通过带入两组空间实验点对算法进行有效性的验证。(3)基于设计的模块化机械臂,开发了一种通用型的动力学算法,此动力学算法能够不需要修改算法本身,就可以对不同关节数的机械臂进行动力学的求解,将此算法在MATLAB中进行编写,并通过与实验室已有的传统动力学算法进行赋值计算对比,验证本算法的可行性。(4)最后阐述了一种基于本模块化机械臂和3D鼠标的新型示教系统,此示教系统通过将3D鼠标灵活的操作性与本模块化机械臂的结构特点相结合而得到的,其对机械臂的控制更加灵活、方便,加强了人工示教的效率,达到了节省时间、提高生产效率的效果。