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柔索驱动机器人

/cable-driven robot/
条目作者于靖军

于靖军

最后更新 2023-11-20
浏览 205
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一种利用柔索代替传统并联机器人中的刚性连杆作为驱动元件,在所期望的工作空间中对末端执行器进行定位和定向的机器人。

英文名称
cable-driven robot
所属学科
机械工程

柔索驱动机器人是20世纪80年代发展起来的新型机器人。S.E.兰兹伯格最早提出了柔索驱动并联机器人的设计问题,设计了一种三自由度柔索驱动并联机器人,用于海洋作业。美国国家标准与技术研究院(NIST)起初研制了六条柔索驱动的用于起重的柔索驱动并联机器人罗伯克兰(Robocrane),随后又成功将柔索驱动机器人应用于加工、海底打捞等方面。中国学者也从20世纪90年代起,开始研究柔索驱动机器人及其在大型射电望远镜、风洞模型等领域的应用。

根据柔索的根数与动平台自由度数间的关系,柔索驱动并联机器人一般可分为三类:当时,为完全约束机器人;当时,为冗余约束机器人;当时,为欠约束机器人。

柔索采用电动机进行驱动,通过电动机的正反转实现柔索的“收”和“放”,多根柔索协同作业,将作用效果进行合成,最终实现空间运动。

利用柔索代替连杆作为驱动元件,使得柔索驱动并联机器人同传统意义上的并联机器人及串联机器人相比具有众多的优点:①负载/重量比高。②运动速度快。③工作空间大。④构型易于重新配置。⑤可变刚度控制。⑥制造维护费用较低等。

由于柔索驱动机器人的显著优点,近年来在国内外引起广泛关注,成为机器人技术新的研究热点,并已被应用于大型射电望远镜、飞行器风洞支撑系统、坐标测量、轮船制造、装配机器人、起重机器人、医疗康复机器人、虚拟现实的力反馈装置、触觉装置、人机交互装置、超高速机器人、超大轻型机器人等方面。例如,法国科学家P.拉福卡德成功将柔索驱动技术应用到了航天器风洞实验中。意大利的R.朱利奥将柔索驱动技术应用到为行走不便的患者使用的康复医疗器械中。同时,柔索驱动机器人在摄像领域也发挥着巨大的作用。当进行足球世界杯等比赛转播时,工作人员利用不同摄像机在各个角度完成拍摄,多角度的拍摄可以使观众感受到现场的震撼气氛。

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