可重构变刚度柔性驱动器的设计与性能分析

摘要：

柔性驱动器因其固有的柔顺特性,能够实现机器人与人之间的安全交互,且具有较强的环境适应能力.为满足外骨骼机器人对关节柔性及变刚度特性的要求,设计了一种具有可重构性的变刚度柔性驱动器,可通过改变弹性元件的几何参数、材料和数量来实现重构,通过径向调节预紧力来实现可调范围内的变刚度.首先,运用零长度机架四杆机构的传动原理,建立了变刚度柔性驱动器的刚度数学模型,分析了柔性分支数和弹性元件刚度、预紧力对驱动器输出扭矩和刚度的影响规律.然后,建立了驱动器的ADAMS虚拟样机模型,并开展静力学性能仿真分析,验证了刚度数学模型的正确性.最后,建立了驱动器的动力学模型,通过Laplace变换得到了动力学系统的传递函数.频率特性分析结果表明,该柔性驱动器的稳定性良好.所设计的柔性驱动器体积小且质量小,能够在可穿戴外骨骼机器人驱动机构中应用.研究结果为机器人柔性驱动关节的设计提供了理论和技术参考.

关键词：柔性驱动器、可重构、变刚度、动力学模型

所属期刊栏目：30

分类号：TH122;TP242

资助基金：教育部国家留学基金;山西省研究生教育创新项目

在线出版日期：2023-05-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：262-270