一种具有可变物理刚度和阻尼的动态机器人执行器
机器人学
2020-08-06 v2 人机交互
摘要
本研究旨在拓展遥操作野外机器人的动态任务范围，使操作者能够运用全部人体运动而不受机械臂动力学的限制。我们设计了一种新型变阻抗执行器（VIA），能够通过遥操作复现从精密定位任务到高度动态任务的运动。基于先前人类用户研究的设计要求为：刚度变化时间50 ms、峰值输出速度20 rad/s，以及可抑制不良振荡的可变阻尼。这是其他VIA未能实现的独特功能组合。新设计采用三电机并行配置：两个通过滑动支点杠杆机构改变VIA的中性位置和有效刚度，第三个用作可变阻尼器。我们构建了原型并测量其性能：小到大刚度阶跃的有效刚度变化时间为50至120 ms，标称输出速度16 rad/s，可变阻尼器的阻尼扭矩为0至3 Nm。其有效刚度范围为0.2至313 Nm/rad。由此可知，该新型执行器特别适用于高度动态任务。同时，该新型执行器也具有很高的通用性，使其在遥操作与人机协作中尤为引人关注。
引用
@article{arxiv.1906.07669,
title = {A Dynamic Robotic Actuator with Variable Physical Stiffness and Damping},
author = {Manuel Aiple and Wouter Gregoor and Andre Schiele},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.07669},
year = {2020}
}
备注
21 pages, 15 figures, submitted to Mechanism and Machine Theory