绕线凸轮机构的设计考量与对参数不确定性的鲁棒性
机器人学
2025-05-07 v1
摘要
协作机器人必须同时足够安全以在人类操作员近距离旁操作，又必须足够有力以协助用户完成诸如举升重型设备等工业任务。安全性要求使得协作机器人需采用低功率执行器设计。然而，某些工业任务可能要求机器人具有高负载能力及/或长伸展距离。为使协作机器人设计成功，必须找到应对这些冲突设计要求的方法。应对此权衡的一种有前景策略是使用静平衡机构来抵消机器人自重，从而能够选用更低功率的执行器。本文提出一种基于弹簧加载、绕线凸轮的新型二自由度静平衡机构。我们还提出一种基于优化的凸轮设计方法，该方法保证凸轮保持凸形、确保弹簧不超过其伸长极限，并最小化对名义弹簧常数未建模偏差的敏感性。此外，我们建立了钢丝与凸轮间摩擦影响的模型。最后，我们通过实验证明凸轮机构产生的力矩与建模方法预测的力矩相符。我们的结果还表明，钢丝-凸轮摩擦对非圆凸轮的影响显著。
引用
@article{arxiv.2306.12971,
title = {Design Considerations and Robustness to Parameter Uncertainty in Wire-Wrapped Cam Mechanisms},
author = {Garrison L. H. Johnston and Andrew L. Orekhov and Nabil Simaan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.12971},
year = {2025}
}