大减速比高刚度柔索传动转动关节设计与研究
发布时间：2021-07-02 18:40
随着人机协作机器人技术的发展,柔索传动机械臂因柔索本身具有的柔顺性以及传动系统的零回差、低摩擦和低惯量等特性,使其在吸振、减缓冲击等方面表现出良好性能的同时,又具有较好的定位精度和快速驱动响应能力,从而成为人机协作机器人领域的研究热点。作为机械臂的关键部件,关节的性能决定了机械臂的运动范围、运动精度、承载能力以及动态性能。本文以柔索传动转动关节为研究对象,重点研究其拓扑结构设计、运动学建模、传动性能以及仿真分析等问题,初步形成柔索传动转动关节设计方法,为其在柔索传动机械臂中的应用提供技术支持。论文主要内容包括以下几个方面:首先,依据差动轮系传动特点,以柔索传动和齿轮传动类比分析为前提,采用运动分离法对单自由度柔索传动转动关节的构型设计进行系统研究,提出一种基于差动原理的单自由度转动关节拓扑结构设计方法。其次,针对选定的一种柔索传动转动关节进行运动学分析,通过柔索传动系统的类比等效,将适用于齿轮轮系运动学建模的拟阵法,应用于柔索传动转动关节,并采用有向图法对运动学分析结果进行验证,以证明拟阵法应用于柔索传动系统运动学建模的可行性和正确性,并对两种建模方法进行比对分析。再次,应用经典蠕变理...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
WAM 机械臂图
第1章绪论-3-在人机交互机械臂方面的应用包括：北京航空航天的陈泉柱等[26,27]研发的一种基于绳驱动的串并混联拟人臂机器人CDAM，上海交通大学[28]研发的五自由度柔索传动机械臂等。图1-1WAM机械臂图1-2ThomasLens提出的轻型化柔索传动机械臂在康复机器人方面，较为典型的是华盛顿大学Perry等[29]研发的外骨骼康复机器人CADEN-7，如图1-3中所示，康复机器人CADEN-7有七个自由度，包括腕部、肩部各三个自由度，肘部一个自由度，可以满足人类大多数的日常行为。此外还包括Colgate等[30]研发的下肢康复训练机构，仅包含一个自由度，可以帮助患者完成下肢的负重训练。国内西安电子科技大学[31]提出一种基于柔索传动的五自由度外骨骼上肢康复机器人，江苏大学马新坡[32]针对混合驱动的上肢康复机器人展开研究，北京航空航天大学王建华等[33]研发了一种四自由度外骨骼康复机器人，如图1-4所示，由三自由度肩部模块和单自由度肘部模块组成，用于肩肘关节的康复训练。图1-3外骨骼康复机器人CADEN-7图1-4四自由度肩肘康复机器人
第1章绪论-3-在人机交互机械臂方面的应用包括：北京航空航天的陈泉柱等[26,27]研发的一种基于绳驱动的串并混联拟人臂机器人CDAM，上海交通大学[28]研发的五自由度柔索传动机械臂等。图1-1WAM机械臂图1-2ThomasLens提出的轻型化柔索传动机械臂在康复机器人方面，较为典型的是华盛顿大学Perry等[29]研发的外骨骼康复机器人CADEN-7，如图1-3中所示，康复机器人CADEN-7有七个自由度，包括腕部、肩部各三个自由度，肘部一个自由度，可以满足人类大多数的日常行为。此外还包括Colgate等[30]研发的下肢康复训练机构，仅包含一个自由度，可以帮助患者完成下肢的负重训练。国内西安电子科技大学[31]提出一种基于柔索传动的五自由度外骨骼上肢康复机器人，江苏大学马新坡[32]针对混合驱动的上肢康复机器人展开研究，北京航空航天大学王建华等[33]研发了一种四自由度外骨骼康复机器人，如图1-4所示，由三自由度肩部模块和单自由度肘部模块组成，用于肩肘关节的康复训练。图1-3外骨骼康复机器人CADEN-7图1-4四自由度肩肘康复机器人
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器人串联弹性关节驱动器的刚度控制方法[J]. 林光模,赵新刚,韩建达,刘光军. 信息与控制. 2019(03)
[2]协作机器人及其在航空制造中的应用综述[J]. 吴丹,赵安安,陈恳,杜坤鹏,张继文,杨亚鹏. 航空制造技术. 2019(10)
[3]协作技术与工业机器人发展[J]. 刘永安. 装备制造技术. 2019(02)
[4]基于改进型轴套力的机器人钢丝绳传动动力学建模与仿真[J]. 贠今天,赵子业,左鹏,夏雨. 天津工业大学学报. 2018(04)
[5]精密柔索传动技术研究现状及分析[J]. 范大鹏,谢馨,祁超,范世珣,张连超. 光学精密工程. 2018(05)
[6]绳索驱动的仿生关节设计与仿真分析[J]. 王从浩,张春,林佳裔,朱春涛. 机械工程师. 2018(05)
[7]基于差动柔性绳传动的稳定平台设计与分析[J]. 李大泉,洪华杰,江献良,刘华,何汉辉. 机械工程学报. 2018(13)
[8]锥齿轮周转轮系运动学分析[J]. 薛会玲,刘更,杨小辉. 机械设计与制造工程. 2016(10)
[9]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[10]导引头光电稳定系统稳定精度在线测试调整方法研究[J]. 张连超,黑沫,范大鹏,鲁亚飞. 航空兵器. 2013(06)
博士论文
[1]微创手术机器人柔性工具机构综合与主从控制策略研究[D]. 张林安.天津大学 2014
[2]精密柔索传动机理与设计方法研究[D]. 鲁亚飞.国防科学技术大学 2013
[3]基于柔性丝传动的腹腔微创手术器械设计方法研究[D]. 王晓菲.天津大学 2012
硕士论文
[1]基于串联弹性驱动器的仿生机械臂研究[D]. 梁涛.大连理工大学 2019
[2]一种柔索驱动关节的控制策略及参数优化研究[D]. 朱春涛.合肥工业大学 2018
[3]主动可变刚度柔性关节的仿生设计与研究[D]. 张春.合肥工业大学 2018
[4]基于混合驱动的上肢康复机器人的设计[D]. 马新坡.江苏大学 2017
[5]超深矿井提升系统钢丝绳多层缠绕关键问题的研究[D]. 张鹏.重庆大学 2015
[6]基于绳索驱动的上肢康复机器人研究[D]. 樊骏锋.西安电子科技大学 2014
[7]新型移动机器人系统设计与研究[D]. 闫婉.上海交通大学 2011
[8]腹腔微创手术机器人手术器械的结构设计[D]. 赵旭东.哈尔滨工业大学 2010
[9]钢丝绳精密传动机构的分析与实验研究[D]. 金忠庆.国防科学技术大学 2006
本文编号：3261012
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
WAM 机械臂图
第1章绪论-3-在人机交互机械臂方面的应用包括：北京航空航天的陈泉柱等[26,27]研发的一种基于绳驱动的串并混联拟人臂机器人CDAM，上海交通大学[28]研发的五自由度柔索传动机械臂等。图1-1WAM机械臂图1-2ThomasLens提出的轻型化柔索传动机械臂在康复机器人方面，较为典型的是华盛顿大学Perry等[29]研发的外骨骼康复机器人CADEN-7，如图1-3中所示，康复机器人CADEN-7有七个自由度，包括腕部、肩部各三个自由度，肘部一个自由度，可以满足人类大多数的日常行为。此外还包括Colgate等[30]研发的下肢康复训练机构，仅包含一个自由度，可以帮助患者完成下肢的负重训练。国内西安电子科技大学[31]提出一种基于柔索传动的五自由度外骨骼上肢康复机器人，江苏大学马新坡[32]针对混合驱动的上肢康复机器人展开研究，北京航空航天大学王建华等[33]研发了一种四自由度外骨骼康复机器人，如图1-4所示，由三自由度肩部模块和单自由度肘部模块组成，用于肩肘关节的康复训练。图1-3外骨骼康复机器人CADEN-7图1-4四自由度肩肘康复机器人
第1章绪论-3-在人机交互机械臂方面的应用包括：北京航空航天的陈泉柱等[26,27]研发的一种基于绳驱动的串并混联拟人臂机器人CDAM，上海交通大学[28]研发的五自由度柔索传动机械臂等。图1-1WAM机械臂图1-2ThomasLens提出的轻型化柔索传动机械臂在康复机器人方面，较为典型的是华盛顿大学Perry等[29]研发的外骨骼康复机器人CADEN-7，如图1-3中所示，康复机器人CADEN-7有七个自由度，包括腕部、肩部各三个自由度，肘部一个自由度，可以满足人类大多数的日常行为。此外还包括Colgate等[30]研发的下肢康复训练机构，仅包含一个自由度，可以帮助患者完成下肢的负重训练。国内西安电子科技大学[31]提出一种基于柔索传动的五自由度外骨骼上肢康复机器人，江苏大学马新坡[32]针对混合驱动的上肢康复机器人展开研究，北京航空航天大学王建华等[33]研发了一种四自由度外骨骼康复机器人，如图1-4所示，由三自由度肩部模块和单自由度肘部模块组成，用于肩肘关节的康复训练。图1-3外骨骼康复机器人CADEN-7图1-4四自由度肩肘康复机器人
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器人串联弹性关节驱动器的刚度控制方法[J]. 林光模,赵新刚,韩建达,刘光军. 信息与控制. 2019(03)
[2]协作机器人及其在航空制造中的应用综述[J]. 吴丹,赵安安,陈恳,杜坤鹏,张继文,杨亚鹏. 航空制造技术. 2019(10)
[3]协作技术与工业机器人发展[J]. 刘永安. 装备制造技术. 2019(02)
[4]基于改进型轴套力的机器人钢丝绳传动动力学建模与仿真[J]. 贠今天,赵子业,左鹏,夏雨. 天津工业大学学报. 2018(04)
[5]精密柔索传动技术研究现状及分析[J]. 范大鹏,谢馨,祁超,范世珣,张连超. 光学精密工程. 2018(05)
[6]绳索驱动的仿生关节设计与仿真分析[J]. 王从浩,张春,林佳裔,朱春涛. 机械工程师. 2018(05)
[7]基于差动柔性绳传动的稳定平台设计与分析[J]. 李大泉,洪华杰,江献良,刘华,何汉辉. 机械工程学报. 2018(13)
[8]锥齿轮周转轮系运动学分析[J]. 薛会玲,刘更,杨小辉. 机械设计与制造工程. 2016(10)
[9]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[10]导引头光电稳定系统稳定精度在线测试调整方法研究[J]. 张连超,黑沫,范大鹏,鲁亚飞. 航空兵器. 2013(06)
博士论文
[1]微创手术机器人柔性工具机构综合与主从控制策略研究[D]. 张林安.天津大学 2014
[2]精密柔索传动机理与设计方法研究[D]. 鲁亚飞.国防科学技术大学 2013
[3]基于柔性丝传动的腹腔微创手术器械设计方法研究[D]. 王晓菲.天津大学 2012
硕士论文
[1]基于串联弹性驱动器的仿生机械臂研究[D]. 梁涛.大连理工大学 2019
[2]一种柔索驱动关节的控制策略及参数优化研究[D]. 朱春涛.合肥工业大学 2018
[3]主动可变刚度柔性关节的仿生设计与研究[D]. 张春.合肥工业大学 2018
[4]基于混合驱动的上肢康复机器人的设计[D]. 马新坡.江苏大学 2017
[5]超深矿井提升系统钢丝绳多层缠绕关键问题的研究[D]. 张鹏.重庆大学 2015
[6]基于绳索驱动的上肢康复机器人研究[D]. 樊骏锋.西安电子科技大学 2014
[7]新型移动机器人系统设计与研究[D]. 闫婉.上海交通大学 2011
[8]腹腔微创手术机器人手术器械的结构设计[D]. 赵旭东.哈尔滨工业大学 2010
[9]钢丝绳精密传动机构的分析与实验研究[D]. 金忠庆.国防科学技术大学 2006
本文编号：3261012
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