由于核电高压容器的特殊性,对其进行磨削加工的机械臂就有着更高的要求。为了提高国内企业的竞争力,探索高压容器高效磨削的机理,填补国内在高压容器高效智能磨削方面的空白,利用“万能磨削”之称的砂带磨削技术开发核电高压容器砂带磨削机械臂已变得十分紧迫。论文以开发核电高压容器砂带磨削机械臂为契机,进行了六自由度机械臂的运动学与动力学研究。建立了六自由度的核电高压容器砂带磨削机械臂的简化模型,利用D-H法建立该机械臂的各杆件坐标系,并计算出了数学模型。在一定运动轨迹下,求出了各关节的运动参数以及末端执行器的运动轨迹,为该机械臂的静力学、运动学、动力学分析做好了准备。由于该机械臂体型较大,工作空间对于各组成杆件的设计很重要,论文采用了蒙特卡罗概率算法对该机械臂工作空间进行了求解,在MATLAB中输出机械臂的工作空间图,为确定各杆件尺寸建立了很直观的依据。基于第二类拉格朗日方程建立了该机械臂的动力学方程,并结合ADAMS及MATLAB求解出各关节驱动力矩(或力)。论文运用三维建模软件Pro/E建立了核电高压容器砂带磨削机械臂三维模型,通过Pro/E与ADAMS之间无缝接口软件MECHANISM/Pro把该模型数据导入ADAMS。以一定运动轨迹下的各关节的速度函数作为各关节的驱动,通过仿真可以清楚地观察到该机械臂运动情况,利用ADAMS强大的测量功能测得该机械臂运动的一系列运动特性参数,如关节位移、速度、加速度、驱动力矩(或力)、杆件动能的大小,从而可以为各关节的驱动电机的选择提供依据。最后将理论计算得到的驱动力矩(或力)与模型中测量得到的驱动力矩(或力)相比较,从而验证了该机械臂动力学方程的正确性。论文为核电高压容器砂带磨削机械臂的下一步研究奠定了一定的基础,完成了该机械臂的前期开发工作。