新型线驱动超冗余自由度机器人的设计及分析.pdf

《新型线驱动超冗余自由度机器人的设计及分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第4期机械设计与制造2Ol3年4月MachineryDesign&Manufacture53新型线驱动超冗余自由度机器人的设计及分析高芳，赵强，李瑰贤(1．哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150001；2东北林业大学交通学院，黑龙江哈尔滨150040)摘要：超冗余自由度机器人采用远程线驱动方式与电机置于关节处(内)的直接驱动方式相比具有成本低、体积小等优点。提出一种新的远程线驱动结构方案，其特点是拮抗线对末端连接点位于关节(虎克铰)转轴的延长线上，拮抗线对的伸缩量近似相等，基于此特点，提出了采用单个电机驱动的设计方案，这样可使所需电机数减

2、半，降低机器人成本。详细给出了结构方案、线绳伸缩量公式，并通过多组结构参数进行了验证设计方案的可行性。关键词：超冗余自由度机器人；线驱动；拮抗线对；运动分析中图分类号：TH16；TP24文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)04—0053—03DesignandAnalysisofNewString-DrivenHyper-RedundantDOFRobotGAOFang’，ZHAOQiang，LIGui—xian’(1．MechtronicalEngineeringSchool，HarbinInstituteofTechnolo

3、gy，HeilongjiangHarbin150001，China；2．TraficSchool，NortheastForestryUniversity，HeilongjiangHarbin150040，China)Abstract：Theremotestringdriventypeofthehyper—redundantDOFrobothastheadvantagesoflowcostandsmallvolumecomparedwiththedirectdriventypewithmotorsplacednearorinsertedinthej

4、oints．Itputsforwardanewremotestrtngdrivenhyper—redundantDOFrobotstructurescheme，whichhastheuniquefeaturethattheantagonisticstringprendconnectionpointsarealllocatedintheextensionlineoftherotatingjoint(Hookejoint)oxis．Sothestretchingandcontractingdisplacementsofthetwoantagonist

5、icstringsareapproximatelyequa1．Thereforethesetwostringscanbeconnectedattheirdrivenendsanddrivenbysinglemotor．Sothenumberofdrivingmotorscanbereducedby50％whichcmreducetherobotcost．hpresentedindet~lthestructureschemeandtheequationofstringstretchingandcontractingdisplacement，whic

6、hisvalidatedbyselectingdifferentlinkparameters．KeyWords：Hyper-RedundantDOFRobot；StringDrivenType；AntagonisticStringsPair；MotionAnalysis1引言由度转动关节，实现多自由度关节的驱动很困难，通常会使关节结构变得更复杂。采用远程线驱动方式是解决上述问题的一个有超冗余自由度机器人是为解决传统串联机器人灵活性较差效途径。但是远程驱动方案一般要求机器人每一个连杆都需要两的问题而提出的，它通过大量地增加冗余关节数量使关节空间维对

7、拮抗线，而每一对拮抗线中每根线又需要一个电机单独驱动，数远大于任务空间维数，冗余关节的引人使机器人在实现期望的当机器人连杆较多(冗余自由度较多)时需要较多的线绳和驱动末端位姿的同时，具有更高的灵活性。这种机器人特别适合用电机，而且都集中在机器人首端，这是驱动装置布置困难且运动作：(1)非结构环境下的灵活操作器，大量的冗余关节可使机器人规划困难[91。提出一种新型超冗余自由度机器人的结构方案，其特灵活变形以适应非结构化的狭小空间环境，并具备超强的避障能点是每对拮抗线的伸缩量近似相等，因此实现采用单个电机驱动力，这可使它适宜用作特种机器人。例如超冗余

8、自由度机器人可一对拈抗线，具体分析拮抗线对的伸缩量，并给出不同结构参数以作为地震灾后穿过碎石瓦砾来寻救幸存者的救生机器人、核反下拮抗线对