彈性系列高保真力控制執(zhí)行器外文翻譯譯文(已修改)
2025-06-01 02:37 本頁面
【正文】 中文 6110字 出處： Industrial Robot: An International Journal, 2020, 29(3): 234241 彈性系列高保真力控制執(zhí)行器 Pratt J, Krupp B, Morse C 關(guān)鍵詞： 機(jī)器人 ， 力控制，觸覺，外骨骼，足機(jī)器人 摘要 在不受約束的環(huán)境中的機(jī)器人 的 力控制 中 ，彈性執(zhí)行器系列提供 了 許多好處。這些好處包括高力保真度 、 極低的阻抗 、 低摩擦 和 良好的力量控制帶寬。彈性系列執(zhí)行器采用了新穎的機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)，這對普通機(jī) 床的設(shè)計(jì) 會(huì)起到很好的作用 。一個(gè)符合元素之間放置 著 齒輪傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)負(fù)載， 這樣會(huì) 減少執(zhí)行機(jī)構(gòu)的剛度。 而要想 精確地計(jì)算出一個(gè)位置傳感器測量的撓度變形和力輸出 就得 使用胡克 定 律 (F =KX不變 )?？刂蒲h(huán) 及其 伺服驅(qū)動(dòng)器所需的輸出力 ，以及 由此產(chǎn)生的致動(dòng)器都有內(nèi)在的沖擊寬容、高力富達(dá)和極低阻抗 。 這些特性可 用 在許多應(yīng)用程序中 ，其中 包括 足 機(jī)器人 、 人體器官移植擴(kuò)增外骨骼 、 機(jī)器人手臂 和 觸覺接口自適應(yīng)懸架極低的外骨骼。 介紹 在傳統(tǒng)的制造業(yè)務(wù) 中 ，機(jī)器人執(zhí)行繁瑣和重復(fù)的任務(wù)， 要 有很 高 的速度和精確度。在此設(shè)置中，那里的環(huán)境控制和任 務(wù)是重復(fù)的， 那么 位置控制的機(jī)器人跟蹤預(yù)定義共同軌跡是最佳的。然而，在高度非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中，那里的環(huán)境，迫使控制的機(jī)器人，能 夠 遵守環(huán)境是必要 的。在 足 機(jī)器人行走在崎嶇地形 的情況下 ,機(jī)器 人 手臂與用戶交互 ,可以 提高動(dòng)物的外骨骼 ,觸覺接口 ,和其他機(jī)器人應(yīng)用程序。 一個(gè)理想的可控力執(zhí)行器將是一個(gè)完美的力量之源 ， 并輸出完全獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的負(fù)載。在現(xiàn)實(shí)世界中 ， 所有 受 力量控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 都 會(huì)有其局限性 ,這 偏離完美的力源。這些限制包括阻抗 ,表面阻力和帶寬。一個(gè)驅(qū)動(dòng)器阻抗是額外的力量在創(chuàng)建 時(shí) 輸出 的 負(fù)荷運(yùn)動(dòng)。阻抗是一個(gè)函數(shù) 的 頻率的 負(fù)荷運(yùn)動(dòng) ,通常 是 頻率的增加負(fù)載運(yùn)動(dòng) 。 一個(gè)容易 的 backdriveable 系統(tǒng)被認(rèn)為是低阻抗。 這種表面爬行或粘著摩擦的現(xiàn)象 ,目前在大多數(shù)設(shè)備 的 機(jī)械組件 以及 滑動(dòng)接觸 中出現(xiàn) 。 表面必須克服脫離力 ,這種限制的最小的力致動(dòng)器 是 可以輸出 的 。帶寬驅(qū)動(dòng)器的頻率激起 的 這種力量可以 很 精確的 控制 。帶寬 、 功率元件 、 機(jī)械剛度 、 除其他事項(xiàng)外 這三者控制 著 系統(tǒng)增益飽和。在一個(gè)完美的力量之源 中 ，阻抗是零（完全 backdriveable），黏附是零，帶寬是無限的。肌肉具有極低的阻抗 、 黏附和中等帶寬，是目前最知名的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，接近完美的力量之源。 現(xiàn)今執(zhí)行器技術(shù)已嚴(yán)重限制力控制 在 應(yīng)用中的使用特點(diǎn)。一個(gè)齒輪電機(jī)具有很高的reflectedinertia和 很多表面阻力 ,而且很難回到驅(qū)動(dòng)器。液壓系統(tǒng)具有高密封摩擦 而且 往往是幾乎不可能回到驅(qū)動(dòng)器。通過添加系列彈性 元件 ,在 這些傳統(tǒng)的系統(tǒng) 中 ,一個(gè) forcecontrollable致動(dòng)器 將會(huì)有 低阻抗、低摩擦和良好的帶寬。下面我們介紹其他國家的最先進(jìn)的力可控 制 的方法，然后我們 將 描述系列彈性執(zhí)行器 的 一些細(xì)節(jié)。最后，我們描述一些典型的應(yīng)用彈性執(zhí)行器系列。 國家的藝術(shù)力控制技術(shù) 傳統(tǒng) 的 力控制技術(shù)，包括直接驅(qū) 動(dòng)器驅(qū)動(dòng) 、 齒輪驅(qū)動(dòng)器的電流控制 、 低摩擦驅(qū)動(dòng)器電纜傳輸 控制、 具有力反饋的負(fù)載細(xì)胞 控制、 流體壓力控制 以及 電流控制。 在一個(gè)直接驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器 中 ,一個(gè)高質(zhì)量的伺服電機(jī)直接連接到負(fù)載 上 ,它的 力矩輸出 的精確程度取決于
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