利用奇异性与力矩重分布增强人体载荷能力的额外机械腿设计
机器人学
2020-07-03 v1
摘要
我们提出了一种新型机器人人体增强系统的设计，该系统将协助操作员搬运重型载荷、达到并维持困难姿势，并最终更好地完成工作。额外机械腿（XRL）系统由操作员穿戴，由两条随操作员移动以承载重型载荷的关节式机械腿组成。该设计源于提升受个人防护装备（PPE）拖累的危险材料应急响应人员效能的需求。这些机械腿最终将随操作员行走、爬楼梯、下蹲和爬行，同时消除操作员所承受的所有外部 PPE 载荷。我们对最极端载荷情形下的受力进行了分析，以寻找降低执行器载荷的有效策略。分析表明，最大力矩出现在从爬行到站立运动模式的转换过程中。通过利用由 XRL 特定姿势形成的闭链运动学链所带来的力施加冗余，峰值力矩被显著降低。执行器、电源系统和传动元件均依据这些分析结果进行设计。使用差分机构将多个执行器的输入组合为单一自由度，所需承受重载荷的减速比得以保持最小，从而因近直驱传动而实现高带宽力控制。利用这些分析所得的见解制造了原型，初步测试表明了 XRL 系统的可行性。
引用
@article{arxiv.2007.00872,
title = {Design of Extra Robotic Legs for Augmenting Human Payload Capabilities by Exploiting Singularity and Torque Redistribution},
author = {Daniel J. Gonzalez and H. Harry Asada},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.00872},
year = {2020}
}