离合器和SimMechanics的合作机器人建模及仿真

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1、第26卷第5期哈尔滨工程大学学报Vol.26№.52005年10月JournalofHarbinEngineeringUniversityOct.2005基于双超越离合器和SimMechanics的合作机器人建模及仿真董玉红，张立勋（哈尔滨工程大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150001）摘要：为了分析合作机器人（Cobot）的动力学性能，根据Cobot的特点和单向超越离合器的特性，建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构的模型和Cobot关节机构的驱动控制模型，并仿真验证了该关节机构的被动约束特性.设计了基于SimMechanics的Cobot轨迹控制的仿真程序，并对Cobot机构的

2、动力学特性进行了仿真研究.仿真结果表明，该Cobot能够跟踪期望轨迹，具有被动的约束特性，满足Cobot与人合作的要求.这种Cobot模型可以应用在外科手术、物料搬运和零件的装配等需要人机合作的场合.关键词：合作机器人（Cobot）；超越离合器；不完全约束；SimMechanics中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1006-7043（2005）05-0596-07ModelingandsiLulationofCobotbasedondoubleover-runningclutchesandSiLMechanicsDONGYu-hong，ZHANGLi-xun（Schoolo

3、fMechanicalandElectricalEngineering，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China）Abstract：Inordertoanalyzedynamicsperformancesofacollaborativerobot（cobot），modelingofanon-holo-nomicconstraintjointmechanismbasedondoubleover-runningclutcheswascompleted.Drivecontrolmodelingofthecobot’sjointmechani

4、smwasalsocarriedoutandsimulatedtovalidateitspassiveandconstraintfeatures.Simulationprogramsofthecobot’strajectorycontrolweredesignedusingSimMechanicsandshowedthatthecobotcouldtrackthedesiredpathandpossessedpassiveandconstraintfeatures.Itsatisfiestherequirementsofcollaboratingwithahumanoperator.T

5、hecobotmodelcanbeappliedinsituationssuchassurgicaloperations，materialsmovingorpartsassemblyandothersituationsrequiringman-machinecooperation.Keywords：collaborativerobot（cobot）；over-runningclutch；non-holonomicconstraint；SimMechanics1995年美国西北大学的J.E.Colgate，和M.Cobot在继承了机器人的承载能力强、高精度等特［1-2］A.Peshkin

6、博士提出了一种新型与人合作机器点的同时，发挥了人的高智能、视觉触觉和灵活性等人，称为合作机器人（collaborativerobot，Cobot），使特长，不会因为机器人的失控而伤害操作者，可以减人与机器人在同一作业空间内合作成为可能.Cobot轻操作者的劳动强度、提高作业效率和水平，解决传具有2个显著特点：它以被动方式工作，其运动的力统工业机器人不能与人在一个作业空间直接合作作由操作者提供，因此它不会伤人；它以约束方式工业的问题.它主要用于各种装配生产线物流传送作［3-6］作，Cobot关节上电机仅产生运动趋势，只有与人合业、外科手术等需要人机合作作业的场合.文中作才能完成作业任务.

7、计算机控制系统约束了机器为了分析合作机器人的动力学性能，根据Cobot的人的轨迹，而操作者提供机器人运动所需要的力.特点和单向超越离合器的特性，建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构的模型和Cobot关节机构的驱动控制模型.设计了Cobot跟踪期望轨迹收稿日期：2004-10-08.基金项目：国家自然科学基金资助项目（60275030）；的SimMechanics仿真程序，并对Cobot机构的动力哈尔滨市留学回国基金资助项目（2002AFL