• CN:11-2187/TH
  • ISSN:0577-6686

机械工程学报

• 机构学及机器人 • 上一篇    下一篇

柔性齿条式变刚度关节驱动器设计与研究

王伟,  刘立冬,  魏来,  刘斐,  贠超   

  1. 北京航空航天大学机械工程及自动化学院  北京  100191
  • 收稿日期:2015-02-03 修回日期:2015-09-04 出版日期:2016-01-05 发布日期:2016-01-05
  • 通讯作者: 王伟,男,1982年出生,讲师。主要研究方向为机器人学。 E-mail:jwwx@me.buaa.edu.cn
  • 作者简介:王伟,男,1982年出生,讲师。主要研究方向为机器人学。 E-mail:jwwx@me.buaa.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(51305008)

Design and Research of Rack-based Variable Stiffness Actuator

WANG Wei,  LIU Lidong,  WEI Lai,  LIU Fei,  YUN Chao   

  1. School of Mechanical Engineering and Automation, Beihang University, Beijing 100191
  • Received:2015-02-03 Revised:2015-09-04 Online:2016-01-05 Published:2016-01-05

摘要: 关节驱动器对于提升机器人环境适应能力和降低能量消耗具有重要意义。设计并实施一种柔性齿条式变刚度关节驱动器,能够根据任务需要,实时调节关节刚度。详细阐述关节驱动器的变刚度原理,详细展示该关节驱动器的机械结构。建立柔性齿条式关节驱动器的静力学模型,推导关节刚度与调整位移之间的理论关系式。完成了软件仿真和系统试验,验证了本方案的可行性。柔性齿条式变刚度关节驱动器能够有效缩小驱动器的整体体积,同时具有较大的刚度调整范围以及较短的刚度调节时间。

关键词: 变刚度, 关节驱动器, 机器人, 柔性齿条

Abstract: Joint actuator plays an important role in improving the robot adaptability in unstructured environment and reducing energy consumption. According to the task, the rack-based variable stiffness actuator can adjust the joint stiffness in real time. The working principle of the rack-based variable stiffness actuator is elaborated and the mechanical design is presented. Through simulation and experiments, the validity of the rack-based variable stiffness actuator is proved. The rack-based variable stiffness actuator can effectively reduce the overall volume of the actuator and has a large adjustment range with short adjustment time.

Key words: flexible rack, joint actuator, robot, variable stiffness

中图分类号: