绳驱动柔性上肢外骨骼机器人设计与控制 |
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引用本文: | 孙定阳,沈浩,郭朝,肖晓晖.绳驱动柔性上肢外骨骼机器人设计与控制[J].机器人,2019,41(6):834-841. |
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作者姓名: | 孙定阳 沈浩 郭朝 肖晓晖 |
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作者单位: | 武汉大学动力与机械学院,湖北 武汉,430072;武汉大学动力与机械学院,湖北 武汉,430072;武汉大学动力与机械学院,湖北 武汉,430072;武汉大学动力与机械学院,湖北 武汉,430072 |
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基金项目: | 国家自然科学基金;湖北省自然科学基金;武汉市青年科技晨光计划;中国博士后科学基金 |
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摘 要: | 为了提高上肢外骨骼机器人的拟人化程度及关节柔性,设计了一种由串联弹性驱动器和鲍登线驱动的4自由度柔性上肢外骨骼机器人.首先,设计一种六连杆双平行四边形机构,建立肩关节虚拟转动中心,满足人体肩部3自由度运动需求.然后,设计基于串联弹性驱动器和鲍登线的驱动模块,将驱动器和机器人关节分离,降低结构的复杂度,减轻关节质量,实现力矩/位置信息的反馈.最后,构建机器人运动学及动力学模型,设计关节阻抗控制器并对样机肘关节进行阻抗控制实验.由实验结果可知,刚度系数在0.5 N·m/(°)~1.5 N·m/(°)时,力矩跟踪均方根为0.33 N·m;阻尼系数在0.001 N·m·s/(°)~0.01 N·m·s/(°)时,力矩跟踪均方根为0.57 N·m.实验结果表明,调节阻抗控制器中的阻抗系数能够改变关节的刚度和阻尼特性,从而提高人机连接的柔顺性.因此该机器人可以满足康复训练需求.
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关 键 词: | 上肢外骨骼机器人 肩关节机构 串联弹性驱动器 鲍登线驱动 阻抗控制 |
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