7自由度冗余绳驱动机械臂运动分析及仿真

作者：徐伟; 陈柏; 李彬彬; 华达人; 王尧尧

来源：机电工程, 2017, 34(10): 1095-1100.

DOI：10.3969/j.issn.1001-4551.2017.10.003

• 绳索驱动冗余机械臂
• 绳驱耦合
• 位姿分离
• 加权最小范数法

针对传统机械臂负载自重比小、臂身惯量大、人机交互安全性弱等问题,对绳驱动机械臂的结构、绳驱关节耦合、冗余运动学等方面进行了研究,创新设计了一种新型7自由度冗余绳驱动机械臂。采用绳索间接驱动前端4个关节自由度,作为位置控制;采用电机直接驱动腕部关节3个自由度,作为姿态控制。利用绳索将驱动力从基座电机传递至机械臂关节处,实现驱动机构后置;对绳驱关节耦合问题进行分析,建立了电机-关节耦合映射关系;利用位姿分离方式,结合加权最小范数法,进行机械臂逆运动学冗余位置求解。仿真结果表明:耦合映射关系建立正确,冗余运动学求解准确高效,为绳驱机械臂结构优化、动力学建模奠定了基础。

• 单位
  流体动力与机电系统国家重点实验室; 浙江大学; 南京航空航天大学