隨著機器人技術(shù)的發(fā)展,為了適應(yīng)現(xiàn)代機器人應(yīng)用領(lǐng)域越來越復(fù)雜的工作環(huán)境,傳統(tǒng)剛性機器人已經(jīng)漸漸不能滿足實際工作要求。為了解決這一問題,仿人機器人研究受到了越來越多的國內(nèi)外學(xué)者重視,因為仿人機器人對非結(jié)構(gòu)化的工作環(huán)境具有更強的適應(yīng)性,能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的工作環(huán)境。其中,仿人機器人能夠較方便地實現(xiàn)變剛度特性是其被廣泛應(yīng)用的主要原因。因此,對于仿人機器人關(guān)節(jié)變剛度驅(qū)動機構(gòu)與控制方式的研究具有重要的意義。本課題研究首先根據(jù)仿人腕關(guān)節(jié)性能指標要求設(shè)計了一款拮抗變剛度驅(qū)動的仿人腕關(guān)節(jié),并利用3D打印技術(shù)制作了一臺仿人腕關(guān)節(jié)的實驗樣機。緊接著通過理論建模與實驗測試相結(jié)合的方式,研究了本課題設(shè)計的仿人腕關(guān)節(jié)變剛度驅(qū)動機構(gòu)理論與軌跡跟蹤控制。為了分析仿人腕關(guān)節(jié)變剛度驅(qū)動機構(gòu)理論,首先從動力學(xué)分析角度建立其輸入電流、輸出力矩與位置之間的關(guān)系模型,其次以動力學(xué)分析結(jié)果為基礎(chǔ),通過調(diào)整仿人腕關(guān)節(jié)拮抗驅(qū)動端的輸入電流對,從理論和實驗兩方面驗證了其拮抗變剛度驅(qū)動性能。并利用數(shù)值計算軟件Matlab從仿真角度驗證了其變剛度特性:在形狀記憶合金（SMA）奧氏體相變過程中,調(diào)整拮抗組合驅(qū)動器輸入電流對由（0,0）A變化至（... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

仿腕關(guān)節(jié)柔順并聯(lián)打磨機器人(a)機構(gòu)簡圖(b)實驗樣機

(a) (b)圖 1-2 醫(yī)用康復(fù)腕關(guān)節(jié) (a) 原理圖 (b) 裝配圖圖 1-1 與圖 1-2 所示的基于氣動人工肌肉驅(qū)動的腕關(guān)節(jié)均采用了傳統(tǒng)金屬類材料，從而限制了設(shè)計的腕關(guān)節(jié)負載自重比的提升。針對這些問題，George 等人利用 ABS 材料與氣動人工肌肉配合設(shè)計了一款仿人腕關(guān)節(jié)[16]，如圖 1-3 所示。該腕關(guān)節(jié)主要用于骨骼受傷患者的康復(fù)訓(xùn)練。由于氣動驅(qū)動具有平順和精準的特點，所以其在這種人機交互環(huán)境中具有良好地應(yīng)用價值。綜上所述，流體驅(qū)動尤其是氣動驅(qū)動的仿人腕關(guān)節(jié)具有運動平順和位姿定位精準等特點被廣泛應(yīng)用于仿人腕關(guān)節(jié)設(shè)計中，由于其安全性較高，適合用于人機交互的領(lǐng)域，例如醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域。此外，由于流體驅(qū)動器屬于柔性驅(qū)動器，相對于傳統(tǒng)電機驅(qū)動器更容易實現(xiàn)變剛度驅(qū)動，從而使基于流體驅(qū)動設(shè)計的仿人腕關(guān)節(jié)環(huán)境適應(yīng)性更強。但是，流體驅(qū)動也存在一些不可避免的缺陷：比如需要提供額外的壓力泵站，從而導(dǎo)致設(shè)計的腕關(guān)節(jié)整體效率低，負載自重比小等不足，此外，壓力的產(chǎn)生需要密閉空腔，存在泄漏污染，噪音大等問題。為了解決流體驅(qū)動仿人腕關(guān)節(jié)存在的上述問題，進一步提高腕關(guān)節(jié)的功率密度和

圖 1-2 所示的基于氣動人工肌肉驅(qū)動的腕關(guān)節(jié)均采用制了設(shè)計的腕關(guān)節(jié)負載自重比的提升。針對這些問料與氣動人工肌肉配合設(shè)計了一款仿人腕關(guān)節(jié)[16]，用于骨骼受傷患者的康復(fù)訓(xùn)練。由于氣動驅(qū)動具有在這種人機交互環(huán)境中具有良好地應(yīng)用價值。，流體驅(qū)動尤其是氣動驅(qū)動的仿人腕關(guān)節(jié)具有運動被廣泛應(yīng)用于仿人腕關(guān)節(jié)設(shè)計中，由于其安全性較域，例如醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域。此外，由于流體驅(qū)動器屬機驅(qū)動器更容易實現(xiàn)變剛度驅(qū)動，從而使基于流體適應(yīng)性更強。但是，流體驅(qū)動也存在一些不可避免的壓力泵站，從而導(dǎo)致設(shè)計的腕關(guān)節(jié)整體效率低，，壓力的產(chǎn)生需要密閉空腔，存在泄漏污染，噪音動仿人腕關(guān)節(jié)存在的上述問題，進一步提高腕關(guān)節(jié)許多學(xué)者研究了利用新型智能材料驅(qū)動仿人腕關(guān)節(jié)

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于雙目視覺的機器人定位技術(shù)研究[D]. 何佳唯.江南大學(xué) 2016
[2]基于串聯(lián)彈性驅(qū)動器的并聯(lián)柔順手腕的設(shè)計[D]. 夏旭.北京交通大學(xué) 2016
[3]氣動肌肉四足機器人機構(gòu)建模與運動控制[D]. 干蘇.中國計量學(xué)院 2016
[4]拮抗變剛度柔順驅(qū)動器的設(shè)計與研究[D]. 胡濤.杭州電子科技大學(xué) 2016
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本文編號：3057632