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本论文在山东自然科学基金项目与国家安全生产监督管理总局科技计划项目的支持下，提出了此课题。根据落井救助的实际工作要求，设计了包括探臂机构、抱臂机构在内的共5个自由度的落井救助机器人，并最终确定了机器人的结构设计，通过运用SolidWorks计算机软件完成了该机器人本体结构的实体三维建模及其装配。根据结构特点和工作范围等需要，对机器人的抱臂机构建立了优化设计数学模型，运用MATLAB工具箱中的fmincon函数对机构进行了优化设计，最终实现了工作要求，且实现了结构紧凑。引入D-H方法建立了机器人的运动学方程，为机器人的控制与仿真提供了理论基础。然后将建立的几何模型导入运动学与动力学分析软件COSMOSMotion中进行干涉检查和运动仿真，在仿真过程中探讨了由操作空间到关节空间再到驱动空间的映射问题，建立了机器人的虚拟样机模型，得到了一系列重要关节的运动曲线。运用有限元分析软件COSMOSWorks对机器人探臂机构中的主要受力部件钣金连接杆和钣金探臂杆进行了有限元分析，得到了这些部件在受力最大时的应力分布情况，为改进杆件强度提供了依据。最后对钣金探臂杆进行了压杆稳定性的校核，验证了其设计时的合理性。