基于欠驱动并联索机构的肩关节助力外骨骼

• 作者: 黎帆 李东兴 王殿君 陈亚 唐晓强
• 来源期刊: 清华大学学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 动力外骨骼 索驱动并联机器人 凸轮设计 力控
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 机械工程|MECHANICAL ENGINEERING
• 页码范围: 141-148
• 页数: 8页
• 分类号: TP249
• 语种: 中文
• DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2021.21.026

摘要

并联索驱动助力外骨骼具有与人体兼容性好、运动范围大、自由度多等优点,但往往需要多个电机驱动多根绳索,增大了驱动结构的重量和能耗.以往的设计中无法实现在减少电机个数的同时实现多绳索的力控与多自由度的助力.该文提出一种基于欠驱动并联索机构的肩关节助力外骨骼,采用凸轮和弹簧来实现搬运工作时肩关节的三自由度助力.根据给定的手臂动作,进行运动学、静力学建模与绳索排布优化,并通过设计凸轮的轮廓,仅采用1个电机就实现多根绳索的不同输出速度,并分析和仿真了电机旋转角度与各绳索索力之间的肩关节三自由度助力关系.实验结果表明电机旋转角度与索力对应关系准确,验证了该欠驱动机构用于解决多绳索与多自由度力控问题的可行性.