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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:变刚度超冗余绳驱智能柔性机械臂
学校名称:山东理工大学
参赛队伍:机器人小队
参赛学生:高玉明 吕浩 刘力源  
指导老师:牟宗高  

详细说明

作品简介:变刚度机械臂比传统刚性机械臂有更多的自由度,这使得它具有极高的灵活性,非常适合在高度受限的环境下工作。利用柔性机械臂的极大灵活性和超冗余性,设计出了一种捕捉功能失调卫星预的机械臂。具体地说,柔性机械手类似于大象的鼻子,将其整个身体包裹在所抓住的失功卫星上形成一个包围圈,从而抑制目标卫星的运动。即使失调卫星即使与超冗余机械手发生意外碰撞,也无法逃脱超冗余机械手形成的包围圈。柔性机械臂能够更好的适应环境,当受到外界冲击后,其自身也不会产生大的伤害。
  采用机-臂分体式设计如图17所示,将机械臂与电机驱动部分分离,机械臂可单独伸长和弯曲。分体式设计可以避免电机驱动部分进入干扰性、腐蚀性、潮湿的环境,保护电机驱动部分的安全性。机械臂由绳索驱动可进入水中或腐蚀性强的溶液中进行一系列的抓取等操作。

面向复杂环境和狭小工作空间,如机器、锅炉空间、槽罐、货舱、供电线、水管道通过的狭窄空间、双底舱、隔离舱、阴沟、探井、管道或由于缺氧而存在着有毒气体和没有安全通道的小空间。这类工作环境,空间狭小、危险性高,不适合人员进入,易发生危险,伤害人身安全。刚性机械臂体积大、运动笨重,无法进入此类环境,因此变刚度机械臂体积小、运动灵活、自由度高的特点十分适合复杂环境和狭小空间的工作。

由于变刚度机械臂由绳索驱动,通过丝杠拉动绳索的伸长和缩短。采用导程为1mm的丝杠,即电机转动一圈,绳索变化量为1mm。通过力-位混合控制的电机,最小控制量可达0.01mm,控制精度极高。

变刚度特性,智能柔性机械在进行柔顺抓捕时可将接触力控制在许可范围内,柔性抓捕需要绳驱机械臂具有优秀的变刚度特性,更好的控制运动位姿,减小位姿误差并将接触力控制在许可范围之内,减少或避免对绳驱机械臂和抓捕目标的意外损坏。
  
  详细设计参数与变刚度控制方式见说明书:说明书.pdf

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