手康复机器人钢丝绳–绳套传动系统中的摩擦补偿

作者：王启申; 李继婷

来源：机器人, 2014, 36(01): 1-7.

• 钢丝绳–绳套传动
• 张力
• 摩擦补偿
• 手康复机器人

在手康复机器人的钢丝绳–绳套传动系统中,钢丝绳与绳套之间的摩擦力会引起力控制过程中的动力损失,产生传动死区、滞后等现象,并且带来系统不稳定等问题,因此需要补偿摩擦力.首先推导了手指任意姿态下,钢丝绳中张力的计算公式.然后,1个手指关节上的传动模式简化如下:电动机1以位置控制模式运转,模拟关节运动;电动机2以转矩控制模式运转,补偿钢丝绳上的摩擦力.每根钢丝绳穿过绳套,绳端固定在电动机1和电动机2的输出轮上,钢丝绳两端张力之差即是摩擦力.将摩擦力转化为补偿电动机轴的等效摩擦力矩,补偿电动机以转矩控制模式运转,输出与等效摩擦力矩方向相反的转矩.假设时间间隔足够小、手指运动缓慢,利用t-1时刻的张力计算得到t时刻的等效摩擦力矩.用此迭代方法计算出不同时刻补偿电动机需要输出的补偿力矩,对钢丝绳–绳套中的摩擦力进行补偿.最后在实验平台上进行了主动康复模式实验,实验结果表明,补偿后的阻力只有补偿前的15%,该补偿方法有效.

• 单位
  虚拟现实技术与系统国家重点实验室; 北京航空航天大学