变刚度连续型机械臂设计与控制

作     者：耿仕能 王友渔 陈丽莎 王聪 康荣杰 GENG Shi-neng;WANG You-yu;CHEN Li-sha;WANG Cong;KANG Rong-jie

作者机构：天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300350 北京空间飞行器总体设计部北京100086 天津工业大学机械工程学院天津300387 

出 版 物：《宇航学报》 (Journal of Astronautics)

年 卷 期：2018年第39卷第12期

页      面：1391-1400页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(51721003 51605329 51535008 5187050629) 天津市自然科学基金青年项目(17JCQNJC03600) 

主　　题：连续型机械臂 变刚度 太空操作 

摘      要：针对空间机械臂碰撞过程中产生的冲击和破坏问题,提出一种能被动适应碰撞且能保证操作精度的可变刚度丝驱动连续型机械臂。在以超弹镍钛合金丝为支撑脊椎和驱动部件的基础结构上,设计了一种利用温控记忆合金改变关节内摩擦力的变刚度方法。通过运动学分析得到机械臂驱动空间、构型空间和工作空间之间的坐标映射及速度雅克比矩阵,并结合末端位置反馈设计了一个稳定的闭环运动控制器。在检测丝驱动力的基础上提出了一种碰撞识别方法和相应的变刚度控制策略。运动控制和变刚度控制的实验结果表明该连续型机械臂具有良好的运动控制精度和刚度调节能力。