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

【文章來源】：北華大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

SCHUNK第三代輕型機(jī)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(jī)構(gòu)3-RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)主要由3個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器、動(dòng)平臺(tái)和機(jī)架組成，如圖1.3所示。3個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器上下兩端分別通過球面副、轉(zhuǎn)動(dòng)副和機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)相連，各直線驅(qū)動(dòng)器相互配合，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)平臺(tái)X、Y兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)和Z方向上的移動(dòng)[9-11]。德國(guó)KUKA公司研發(fā)的6自由度工業(yè)機(jī)械臂KR30-3，重復(fù)定位精度可達(dá)±0.06mm，其腕部（圖1.4）以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、齒輪、同步帶等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)器人手腕圖1.54R3-DOF噴涂機(jī)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(jī)器人的4R3DOF非球型手腕（圖1.5）。該手腕具有4個(gè)關(guān)節(jié)，通過3個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)各關(guān)節(jié)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)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(shí)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(dòng)態(tài)性能較差的問題。圖1.6為一款三主動(dòng)驅(qū)動(dòng)萬向節(jié)手腕，由謝艷艷[13]等人設(shè)計(jì)并應(yīng)用于服務(wù)機(jī)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(jī)作為動(dòng)力源，內(nèi)外萬向節(jié)配合實(shí)現(xiàn)手腕自轉(zhuǎn)，上下半球的耦合運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)手腕的側(cè)擺與俯仰，其特點(diǎn)是能實(shí)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(jī)構(gòu)3-RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)主要由3個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器、動(dòng)平臺(tái)和機(jī)架組成，如圖1.3所示。3個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器上下兩端分別通過球面副、轉(zhuǎn)動(dòng)副和機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)相連，各直線驅(qū)動(dòng)器相互配合，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)平臺(tái)X、Y兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)和Z方向上的移動(dòng)[9-11]。德國(guó)KUKA公司研發(fā)的6自由度工業(yè)機(jī)械臂KR30-3，重復(fù)定位精度可達(dá)±0.06mm，其腕部（圖1.4）以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、齒輪、同步帶等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)器人手腕圖1.54R3-DOF噴涂機(jī)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(jī)器人的4R3DOF非球型手腕（圖1.5）。該手腕具有4個(gè)關(guān)節(jié)，通過3個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)各關(guān)節(jié)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)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(shí)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(dòng)態(tài)性能較差的問題。圖1.6為一款三主動(dòng)驅(qū)動(dòng)萬向節(jié)手腕，由謝艷艷[13]等人設(shè)計(jì)并應(yīng)用于服務(wù)機(jī)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(jī)作為動(dòng)力源，內(nèi)外萬向節(jié)配合實(shí)現(xiàn)手腕自轉(zhuǎn)，上下半球的耦合運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)手腕的側(cè)擺與俯仰，其特點(diǎn)是能實(shí)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(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：2936352