定位机械臂的构型设计和优化数据集

本数据集主要面向医疗机器人、手术导航、精密定位及机器人数字孪生等方向的科研与工程应用需求建设，系统汇集了高精度定位臂在机械设计、运动学建模、控制开发及运动性能验证全过程产生的关键研发数据。数据来源于定位臂原型系统的设计开发、动力学仿真与实验测试过程，能够为高精度机器人系统设计与性能评估提供可靠的数据支撑。
研究基于标准化CAD平台完成了定位臂整体结构与关键模块的三维设计，并导出了总装STP模型文件，用于虚拟装配、结构分析及数字孪生建模。在运动学与动力学研究方面，采用Matlab R2022b基于D-H参数法建立了定位臂正逆运动学模型，并开展动力学仿真分析，采集了各关节驱动力矩、加速度变化序列以及关节空间中的力矩分布数据。控制系统部分采用C++语言开发，实现了底层电机驱动、运动控制与消息交互等功能，并完成72小时连续运行测试，以验证系统运行稳定性与控制可靠性。
数据集进一步通过xlsx格式定量描述了定位臂的摆位工作空间、末端可达指向自由度以及关节力矩特性，可用于机器人路径规划、空间可达性分析及机构性能优化研究。为保证数据准确性与工程可信度，研究过程中结合仿真验证、连续运行测试及模型一致性校验，对结构模型与运动控制结果进行了综合验证。
数据集246MB共包括5个数据文件：（1）“021-定位臂结构设计模型”，数据量241 MB；（2）“022-定位臂模块寿命测试程序”，数据量700 KB；（3）“023-定位臂运动学模型”，数据量200 KB；（4）“024-定位臂驱动力矩仿真数据”，数据量4 MB；（5）“024-定位臂摆位工作空间数据”，数据量5 MB。该数据集可为医疗机器人示教、路径规划优化、机械可靠性评估及精密定位控制研究提供标准化基础数据支持。