变刚度绳驱动关节模块研究

《变刚度绳驱动关节模块研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、—■．■？．？．Ｉ—１１ＩＩＩＩ－－．－Ａ－．３ＸＴｒＩＩ＇．Ｉ＾＇．．．．？．＇．入如．．．．？ｆ．．．．．■＊．．．．．＇失＇？．‘－心，？一一密级；．‘＇＇■■．ｙ心．．．、．．．．＇、‘；，沾中茵持擎院乂学？ＵｎｉｖｃｒｓｈｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓＩ？Ｉ＇＾．■■－．．．＇？．硕±学位论文１，

2、？，－．—．、■誓剛底绳跟动关巧樽块研究‘？．？－－．．－、？．．■：．：￣作者姓名；王俊．．指导教师：杨桂林妍究贵—■：中国科学院宁波材稱技术与工程研究所学位类别：学科专业：机械制造及其自动化培养单位：中国科学院宁波材料技术与工程研究所．．—二０六年五月－：■．．．＇－－？－、、－－■密级:硕士学位论文变刚度绳驱动关节模块研究作者姓名：王俊指导教师:杨桂林研究员中国科学院宁

3、波材料技术与工程研究所学位类别:工学学科专业:机械制造及其自动化研究所:中国科学院宁波材料技术与工程研究所2016年5月StudyontheVariableStiffnessCableDrivenJointModulesByJunWangADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofengineeringNingboInstitut

4、eofMaterialTechnologyandEngineeringUniversityofChineseAcademyofSciencesMay,2016摘要摘要绳驱动机器人具有自重轻、转动惯量小、安全性好等优点，在服务机器人领域受到了广泛重视。然而，传统绳驱动机器人的刚度是无法调整和控制的，制约了其安全性的进一步提高。为了显著提高绳驱动机器人运动的柔顺性和操作安全性，本文针对一种模块化绳驱动变刚度机器人臂的核心部件-变刚度绳驱动关节模块进行较为系统和深入的研究，主要的研究内容如下：(1)变刚度装置设计：变刚度装置

5、是绳驱动关节模块实现大范围刚度调整的关键，本文基于柔性并联机构的设计理论与方法，对变刚度柔性并联机构的构型和结构进行综合分析和优化设计，得到了3种结构简单紧凑、刚度变化范围大、刚度线性度高的变刚度装置；(2)单自由度绳驱动变刚度关节模块设计：基于变刚度装置的刚度模型，本文提出了单自由度绳驱动关节模块的刚度分析方法，并对关节模块进行了优化设计，得到两种具有变刚度特性，刚度变化范围大的单自由度绳驱动关节模块；(3)两自由度绳驱动变刚度关节模块设计：基于变刚度装置的刚度模型，本文提出了两自由度绳驱动关节模块的刚度分析方法，并

6、对含4个变刚度装置的关节模块进行了优化设计，得到具有变刚度特性，刚度变化范围大的两自由度绳驱动关节模块；(4)性能测试平台搭建：基于变刚度绳驱动关节模块的测试要求，本文设计并搭建了绳驱动关节模块性能测试平台，可以方便对绳驱动关节模块进行运动控制以及刚度性能测试。本文提出的变刚度绳驱动关节模块可以利用绳驱动机构冗余驱动的特性，通过优化绳索的张力分配，实现变刚度控制，进而实现类似于人体手臂的本质安全的柔顺运动。关键词：绳驱动、变刚度装置、关节模块、刚度分析IAbstractAbstractCabledrivenrobots

7、havetheadvantagesoflightweight,smallmomentofinertiaandgoodsecurityandgetwidespreadattentioninthefieldofservicerobots.However,thestiffnessofthetraditionalcabledrivenrobotscan’tbeadjustedandcontrolledwhichrestrictsthefurtherimprovementofthesecurity.Inordertosignif

8、icantlyimprovethemotionflexibilityandoperationsafetyofcabledrivenrobots,thisthesisfocusessystematicallyanddeeplyonthestudyofthecorecomponents:variablestiffnesscabledr