机器人机构设计

WaistSimulator:腰部并联机构分析工具

针对机器人腰部机构的尺寸设计与驱动选型,分析几何参数对姿态可达域、传动性能及驱动载荷的影响。以下以小鹏 IRON 和智元 X2 的腰部机构作为结构参考。

结构参考:小鹏 IRON。
结构参考:小鹏 IRON。
结构参考:智元 X2。
结构参考:智元 X2。

计算模型采用双电机驱动的 Roll / Pitch 两自由度并联构型:电机安装于动平台,通过曲柄与定长推拉杆连接底座,平台由中心十字铰支撑。模型使用示例尺寸,未针对上述机器人进行参数标定。

Python / NumPy / SciPy / Tkinter · V6.2 · Windows

运动仿真示例:机构姿态与左右曲柄角度。

分析功能

示例尺寸下的姿态可达域,未计入碰撞。
示例尺寸下的姿态可达域,未计入碰撞。
20 kg 单质点负载下的仿真曲线。点击可查看大图。
20 kg 单质点负载下的仿真曲线。点击可查看大图。

实现与适用范围

程序采用 Python、NumPy、SciPy 和 Tkinter,借助 AI 辅助开发,已打包为 Windows 单文件 EXE。批量计算在后台进程执行,结合绘制缓存与分频刷新改善交互响应。

当前载荷分析采用理想运动副与单质点模型,不包含完整多刚体动力学及实机闭环控制。尺寸优化与运动平顺性优化为后续研究方向。