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針對工業中片狀材料自動化傳輸的應用需求和垂直方向占用空間小的要求，設計了一種成本低、工作空間大和占用空間小的自由度多關節機械手臂。該機械臂是一種3關節3連桿式機械結構，采用減速機和二級同步帶進行傳動。利用多坐標系分析方法和角速度疊加原理求出了任意臂長、任意同步帶傳動比下的末端連桿位姿方程，求出了末端連桿做直線運動的臂長、傳動比條件并進行了實驗驗證。利用拉格朗日方程求出了其動力學方程，并用ADAMS軟件仿真驗證了其正確性，求出了其在任意位形下的等效轉動慣量。搭建了PID閉環控制系統，在一種梯形路徑規劃下對閉環控制下的驅動力矩進行了仿真研究。研究結果表明，末端連桿直線運動條件和動力學方程推導正確，在示例的路徑規劃下其驅動力矩要大于25 Nm，為選擇驅動力矩元件提供了一種方法和參考。
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