机械工程学报

作者：吴志伟, 王博文, 闫磊, 徐文福

单位：1. 哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院 深圳 518055;2. 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室 哈尔滨 150001

关键词：绳驱冗余机械臂,拮抗关节,双编码器,等效刚度；

基金：国家自然科学基金（62203140）、深圳市基础研究重点（JCYJ20220818102415034）和深圳市高层次人才团队（KQTD20210811090146075）资助项目。

针对传统绳驱机械臂刚度小、末端精度低等问题，研制了一种同时具有轻质量、低惯量和高刚度、高精度特点的绳驱7自由度仿人机械臂系统。采用模块式思想，将整个机械臂分为肩部、肘部、腕部三部分，分别设计了基于闭环绳索驱动的单自由度肘关节和3自由度肩、腕部关节，在运动副上配置编码器用于检测关节位置，有效提升了关节控制精度。建立了“驱动空间-关节空间-任务空间”多重运动学模型，分析了肘部拮抗关节和腕部耦合关节的运动规律，简化了运动传递关系、提高了传动精度和效率。推导了机械臂关节的等效刚度表达式，分析了不同关节角下的刚度特性。最后，针对所研制的绳驱7自由度仿人机械臂开展了样机的关节刚度测试、末端精度测试、负载测试等性能测试。实验结果表明，设计的绳驱机械臂具有运动灵活、定位精度和刚度高等特点。

来源：2023年第17期

《机械工程学报》期刊编辑部

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