基于磁流变-静液压驱动器的轻量级可控力穿戴式手臂
机器人学
2022-06-28 v1
摘要
多余机器人肢体(SRLs)是可穿戴机器人,通过充当协作工、抓取物体、支撑人臂等方式增强人类能力。然而,现有 SRLs 缺乏在交互力须可控(如喷漆、操控易碎物体)任务中所需要的机械可反向驱动性与带宽。在最小化重量的同时实现高可反向驱动性与高带宽,是传统电磁驱动器有限性能带来的重大技术挑战。本文研究了使用磁流变(MR)离合器耦合低摩擦静液压传动,以提供高性能却轻量的可控力 SRL 的可行性。我们设计并搭建了一款 2.7 kg、2 自由度的穿戴式机器人手臂。肩、肘关节分别设计输出 39 与 25 Nm,活动范围分别为 115 与 180{\deg}。在单自由度测试台上的实验研究并经解析验证,展示了高力带宽(>25 Hz)以及即便与外部阻抗交互也能良好控制交互力的能力。此外,研究并实验演示了三种力控制方法:开环、力闭环与压力闭环。三种方法均被证明有效。总体而言,所提 MR-静液压驱动系统非常适用于轻量 SRL 与人类及环境交互且引入不可预测扰动的情形。
引用
@article{arxiv.2206.13361,
title = {A Lightweight Force-Controllable Wearable Arm Based on Magnetorheological-Hydrostatic Actuators},
author = {Catherine Véronneau and Jeff Denis and Louis-Philippe Lebel and Marc Denninger and Jean-Sébastien Plante and Alexandre Girard},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.13361},
year = {2022}
}