多电机耦合驱动式仿人机械臂设计与传动特性分析

作     者：窦汝桐 于慎波 翟凤晨 夏鹏澎 李文扬 横井浩史 姜银来 DOU Rutong;YU Shenbo;ZHAI Fengchen;XIA Pengpeng;LI Wenyang;YOKOI Hiroshi;JIANG Yinlai

作者机构：沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870 电气通信大学机械与智能系统工程学院东京182-8585 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(51175350) JSPS KAKENHI Grants(JP18H03761,JP19K12877) 

出 版 物：《机床与液压》 (Machine Tool & Hydraulics)

年 卷 期：2023年第51卷第21期

页      码：23-30页

摘      要：针对传统仿人机械臂载荷与自重比低的问题,提出一种多电机耦合驱动式仿人机械臂。根据人臂的运动特性,确定串联结构下的仿人机械臂构型,并将机械臂划分为肩关节模块、肘关节模块和腕关节模块。分析单电机驱动单关节的绳索传动特性,推导该模型下电机与关节的扭矩映射关系和转角映射关系。研究各模块中多电机耦合驱动多关节的电机布局和绳索绕线方式,解释各模块中多电机耦合后的工作原理,推导各模块中电机与关节的扭矩映射关系和转角映射关系。并通过实验验证各模块中映射关系的正确性,以及各模块关节的承载能力。结果表明:多电机耦合驱动方式在保证质量的前提下,可以有效提高各关节的承载力,为仿人机械臂的设计提供理论依据。

主 题 词：仿人机械臂 绳索驱动 多电机耦合驱动 模块化设计 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1001-3881.2023.21.004

馆 藏 号：203124458...