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自动化桁架机械手的结构包括桁架和布置在桁架上的操纵器

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自动化桁架机械手的结构包括桁架和布置在桁架上的操纵器

发布日期:2021-03-24 作者: 点击:

自动化桁架机械手的结构包括桁架和布置在桁架上的操纵器。在各支承部上配置有用于安装机械手的梁。机械手是两自由度机械手;该机械手包括布置在横梁上的水平运动子组件和垂直布置在水平运动子组件上的垂直运动子组件。在垂直运动组件的底部装有三爪钳。水平运动子组件和垂直运动子组件分别包括齿轮和用于驱动的齿条,齿轮和齿条是啮合的斜齿。本发明公开的桁架机械手结构简单可靠,成本低廉,齿轮和齿条通过斜齿的啮合来驱动。因此,增加了机械工作负荷,并且还提高了操作稳定性。

在“桁架”上所做的工作,“桁架”是高纵横比和可变几何形状的桁架结构,适合用作机械臂。比较了四种可能的桁架拓扑,并且在很大程度上基于简化的铰链设计,显示了“标准”八面体拓扑是优越的。

该自动化桁架机械手由两个并行机械手组成,这两个机械手是可变几何桁架(VGT)模块。实际上,每个具有3自由度(DOF)的VGT模块都是一个平面平行操纵器,并且这些VGT模块的工作平面布置为彼此正交。此外,该操纵器还包含一个扭转运动部件,该部件连接到第二个VGT模块的顶部,以提供末端执行器缺少的方向。这三个模块完全构成了7自由度混合(并行-并行)冗余空间操纵器。得出了该机械手的正向运动学方程,然后根据这些方程,在避免关节极限的基础上,通过优化来求解逆向运动学。动力学方程是用虚拟功法形成的。为了测试所提出的冗余机械手和控制器的性能,使用计算出的力控制方法和切换控制方法遵循两个不同的期望轨迹。

自动化桁架机械手

为了使自动化桁架机械手能够与人类协同工作并在高度工程化的环境之外发挥作用,它们必须对人类安全,坚固,可适应各种情况,并且能够穿越各种类型的地形。这些属性不仅需要自适应的控制算法以及丰富的感官信息的收集和处理,而且还需要新形式的可重新配置的,适应性强的机器人结构,这些结构本质上可能是软的。

为了使机器人在实际应用中有用,它们必须在人类周围安全,适应环境并以不受束缚的方式运行。软机器人可能满足这些要求。但是,现有的软机器人体系结构受其按比例缩放到人的大小并在没有系绳从外部源传输动力或压缩空气的情况下以这些比例进行操作的能力所限制。在这里,我们报告了一个由薄壁可充气管组成的,不受束缚的,充气的机器人桁架,该桁架能够通过不断重新定位其关节来改变形状,而其总边缘长度保持不变。具体来说,一组相同的辊子模块各自挤压管子以创建有效的接头,该接头将两个边缘分开,并且可以将模块连接起来以形成复杂的结构。沿管驱动滚子模块会改变整体形状,延长一个边缘并缩短另一个边缘,而总边缘长度和因此的流体量保持恒定。这种等距行为使机器人可以在不压缩空气或不需要系绳的情况下进行操作。


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