一种基于串联弹性驱动器的柔顺机械臂设计

发布时间：2017-07-03 19:23

  本文关键词：一种基于串联弹性驱动器的柔顺机械臂设计

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【摘要】：为了应对工作环境的动态变化以及人机交互的不确定性,设计了基于被动柔顺结构和主动柔顺控制的柔顺机械臂Soft Arm II.在关节电机和连杆之间加入串联弹性驱动器(SEA)传动模块,SEA传动模块由线弹簧周向均布构成;建立了3DOF柔顺机械臂的运动学/动力学模型以及系统刚度模型,基于系统刚度模型提出工作空间典型位姿下关节刚度加权平均的SEA弹簧刚度确定方法;柔顺机械臂采用位置PID(比例-微分-积分)控制,并通过监控末端接触力和关节力矩适时修改指令轨迹.在柔顺机械臂Soft Arm II上执行了自由空间中的圆形轨迹跟踪、人机直线对推和碰撞模拟实验,结果显示,Soft Arm II在自由空间中具有较好的轨迹跟踪性能,能够实现与操作者的柔顺交互以及对碰撞的安全避让.基于SEA的被动柔顺结构设计以及基于末端力和关节力矩监控的控制策略能够满足人机共存环境对机械臂柔顺性及安全性的要求.
【作者单位】： 北京交通大学机械与电子控制工程学院;北京配天技术有限公司;
【关键词】： 机械臂 协作机器人 柔顺性 串联弹性驱动器 人机共存
【基金】：国家自然科学基金(50905012) 中央高校基本科研业务费(2015JBZ005)
【分类号】：TP241
【正文快照】： 1引言(Introduction)随着机器人技术的发展,机器人与人协作的作业模式以及人机共存的应用环境正在出现.人机共存环境与传统的工业机器人作业环境最大的不同是环境的动态变化以及人机交互操作的不确定性.传统的工业机器人为了保证高速和高精度的性能,其机械本体一般以刚性结构

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