基于夹持双稳态带的高轻量高伸展平面三自由度机械臂

为便于在偏远和/或受限环境中进行感知与物理交互，高伸展、轻量化的机器人机械臂比传统串行链机械臂更易于运输且可达距离显著更远。我们提出一种新颖的平面三自由度机械臂，其通过使用一对卷绕的双稳态带（常用于自动回缩卷尺）实现低重量与高伸展，该双带被夹持在一起形成可重构转动关节。夹持作用使带材压平以产生局部弯曲区域，从而形成一种转动关节，其可通过缆绳张力改变朝向，并通过夹持机构的摩擦驱动运动改变其在带上的位置。我们给出了该机械臂的设计、实现、运动学建模、转动关节的刚度行为以及准静态性能。特别地，我们展示了该机械臂在自由空间中到达指定目标、以多种朝向到达二维目标、以及在改变另一者时保持末端执行器角度或静止弯曲点的能力。本工作的长期目标是将该机械臂与无人机集成，以实现更强的空中操作能力。