7自由度冗余绳驱动机械臂运动分析及仿真*

作者：徐 伟1，陈 柏1*，李彬彬 日期：2018-01-10/span> 浏览：2265 查看PDF文档

7自由度冗余绳驱动机械臂运动分析及仿真^*

徐  伟¹，陈  柏^1*，李彬彬¹，华达人¹，王尧尧^1,2

（1. 南京航空航天大学 机电学院，江苏 南京 210016；
2. 浙江大学 流体动力与机电系统国家重点实验室，浙江 杭州 310027）

摘要：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。
关键词：绳索驱动冗余机械臂；绳驱耦合；位姿分离；加权最小范数法

中图分类号：TH113.2；TH39；TP242        文献标志码：A                         文章编号：1001-4551(2017)10-1095-06

本文引用格式：

徐  伟，陈  柏，李彬彬，等. 7自由度冗余绳驱动机械臂运动分析及仿真[J]. 机电工程，2017，34(10)：1095-1100.

XV Wei, CHEN Bai, LI Bin-bin, et al. Kinematics analysis and simulation of the 7 DOF redundant cable-driven manipulator[J]. Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2017, 34(10): 1096-1100.