發(fā)布時間：2020-12-24 21:37

　　機械人手腕根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動方式以及柔性程度主要分為串聯(lián)手腕、并聯(lián)手腕、電機驅(qū)動手腕、氣液驅(qū)動手腕、剛性手腕和柔性手腕。目前多數(shù)機械手腕存在本體結(jié)構(gòu)柔性差、人機共融安全性低、結(jié)構(gòu)笨重等問題,嚴重制約了服務(wù)機器人的應(yīng)用與發(fā)展�；跉鈩尤嵝躁P(guān)節(jié)的手腕,具有適應(yīng)性強、柔順性好、清潔無污染等特點,在服務(wù)機器人手臂上具有廣泛的應(yīng)用前景。本文針對柔性關(guān)節(jié)形變受負載影響大,位姿保持困難等問題,對氣動柔性手腕驅(qū)動與制動機理,靜力學(xué)、動力學(xué)性能,控制系統(tǒng)和運動控制策略展開了研究。研究了氣動柔性手腕驅(qū)動與制動機理。以氣動人工肌肉軸向驅(qū)動器為手腕驅(qū)動裝置,通過驅(qū)動器軸向伸長變形推動手腕上端蓋以制動器幾何中心為原點進行轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)手腕仰俯、橫擺等動作;研制了常開式球形制動器為手腕制動裝置,解決了多方向空間制動問題,且具有調(diào)節(jié)制動力矩的功能,改變鼓形制動氣囊工作氣體壓力,能夠調(diào)節(jié)球座與保持架的運動阻力,改變手腕剛度,使其適應(yīng)不同負載;建立了常開式球形制動器制動性能理論模型,并通過實驗進行了驗證,結(jié)果表明理論模型與實驗相符,制動器制動力矩與氣壓呈正比。提出了環(huán)形截面軸向驅(qū)動器和內(nèi)導(dǎo)向氣動柔性軸向驅(qū)動器。分析了兩種驅(qū)... 

【文章來源】：北華大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

SCHUNK第三代輕型機械臂

第1章緒論3圖1.2MAHIExo1、MAHIExo2手腕康復(fù)設(shè)備圖1.33-RPS并聯(lián)機構(gòu)3-RPS并聯(lián)機構(gòu)主要由3個直線驅(qū)動器、動平臺和機架組成，如圖1.3所示。3個直線驅(qū)動器上下兩端分別通過球面副、轉(zhuǎn)動副和機架、動平臺相連，各直線驅(qū)動器相互配合，能夠?qū)崿F(xiàn)動平臺X、Y兩個方向的轉(zhuǎn)動和Z方向上的移動[9-11]。德國KUKA公司研發(fā)的6自由度工業(yè)機械臂KR30-3，重復(fù)定位精度可達±0.06mm，其腕部（圖1.4）以及驅(qū)動電機、減速器、齒輪、同步帶等傳動機構(gòu)設(shè)計為中空結(jié)構(gòu)，有效減輕了自身重量，具有單自由度回轉(zhuǎn)功能。圖1.4KUKAKR30-3機器人手腕圖1.54R3-DOF噴涂機器人手腕河北工程大學(xué)韓景茹[12]等人提出了一種用于噴涂機器人的4R3DOF非球型手腕（圖1.5）。該手腕具有4個關(guān)節(jié)，通過3個電機驅(qū)動齒輪實現(xiàn)各關(guān)節(jié)的相對轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)手腕在三維空間內(nèi)的任意姿態(tài)。該手腕結(jié)構(gòu)緊湊，且各關(guān)節(jié)均可實現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，工作空間較大，由于手腕質(zhì)量較大，其存在動態(tài)性能較差的問題。圖1.6為一款三主動驅(qū)動萬向節(jié)手腕，由謝艷艷[13]等人設(shè)計并應(yīng)用于服務(wù)機器人手臂中。該手腕主要由上、下半球，內(nèi)、外萬向節(jié)以及減速齒輪系組成，采用電機作為動力源，內(nèi)外萬向節(jié)配合實現(xiàn)手腕自轉(zhuǎn)，上下半球的耦合運動可實現(xiàn)手腕的側(cè)擺與俯仰，其特點是能實現(xiàn)大角度的自轉(zhuǎn)，但其零件數(shù)目較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形尺寸較大。

第1章緒論3圖1.2MAHIExo1、MAHIExo2手腕康復(fù)設(shè)備圖1.33-RPS并聯(lián)機構(gòu)3-RPS并聯(lián)機構(gòu)主要由3個直線驅(qū)動器、動平臺和機架組成，如圖1.3所示。3個直線驅(qū)動器上下兩端分別通過球面副、轉(zhuǎn)動副和機架、動平臺相連，各直線驅(qū)動器相互配合，能夠?qū)崿F(xiàn)動平臺X、Y兩個方向的轉(zhuǎn)動和Z方向上的移動[9-11]。德國KUKA公司研發(fā)的6自由度工業(yè)機械臂KR30-3，重復(fù)定位精度可達±0.06mm，其腕部（圖1.4）以及驅(qū)動電機、減速器、齒輪、同步帶等傳動機構(gòu)設(shè)計為中空結(jié)構(gòu)，有效減輕了自身重量，具有單自由度回轉(zhuǎn)功能。圖1.4KUKAKR30-3機器人手腕圖1.54R3-DOF噴涂機器人手腕河北工程大學(xué)韓景茹[12]等人提出了一種用于噴涂機器人的4R3DOF非球型手腕（圖1.5）。該手腕具有4個關(guān)節(jié)，通過3個電機驅(qū)動齒輪實現(xiàn)各關(guān)節(jié)的相對轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)手腕在三維空間內(nèi)的任意姿態(tài)。該手腕結(jié)構(gòu)緊湊，且各關(guān)節(jié)均可實現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，工作空間較大，由于手腕質(zhì)量較大，其存在動態(tài)性能較差的問題。圖1.6為一款三主動驅(qū)動萬向節(jié)手腕，由謝艷艷[13]等人設(shè)計并應(yīng)用于服務(wù)機器人手臂中。該手腕主要由上、下半球，內(nèi)、外萬向節(jié)以及減速齒輪系組成，采用電機作為動力源，內(nèi)外萬向節(jié)配合實現(xiàn)手腕自轉(zhuǎn)，上下半球的耦合運動可實現(xiàn)手腕的側(cè)擺與俯仰，其特點是能實現(xiàn)大角度的自轉(zhuǎn)，但其零件數(shù)目較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形尺寸較大。

【參考文獻】：
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碩士論文
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[2]4R 3-DOF噴涂機器人手腕關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 韓景茹.河北工程大學(xué) 2018
[3]內(nèi)脹式自鎖油缸的有限元分析及應(yīng)用研究[D]. 陳康.華南理工大學(xué) 2018
[4]二自由度串聯(lián)機械臂與簡易手抓力控制研究[D]. 汪雙.西南科技大學(xué) 2017
[5]破拆機器人快捷液壓手腕設(shè)計與仿真研究[D]. 李亮.安徽工業(yè)大學(xué) 2017
[6]高阻尼硅橡膠的制備與性能研究[D]. 張穎.山東大學(xué) 2016
[7]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
[8]手、腕關(guān)節(jié)康復(fù)機器人的應(yīng)用研究[D]. 李夢杰.華南理工大學(xué) 2016
[9]基于氣動肌肉的可穿戴式外骨骼機械人研究[D]. 谷巍.東北大學(xué) 2015
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本文編號：2936352