彈性系列高保真力控制執(zhí)行器外文翻譯譯文(編輯修改稿)
2025-06-26 02:37 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 力控制的應(yīng)用程序。 彈性執(zhí)行器系列 彈性執(zhí)行器系列，具有低阻抗和摩擦，從而可以實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的力量 控制 .因此 他們 適合用 在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中 的 機(jī)器人 。 在系列彈性致動(dòng)器 中 ,僵硬的負(fù)載細(xì)胞 (這是微妙的 ,昂貴的 ,從而引發(fā)喋喋不休 )替換為一個(gè)明顯兼容彈性元件 (這是健壯的 ,便宜 ,而且穩(wěn)定 )。圖 1顯示了系列彈力執(zhí)行機(jī)構(gòu)的架構(gòu)。請(qǐng)注意，系列彈性執(zhí)行器負(fù)載傳感器和閉環(huán)控制系統(tǒng)的任何議案驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相似。 圖 1：一個(gè)系列彈性執(zhí)行器的示意圖 類(lèi)似于負(fù)載單元方法 ， 系列執(zhí)行器使用活動(dòng)的力彈性傳感和閉環(huán)控 制來(lái)減少摩擦和慣性的影響。測(cè)量壓縮兼容的元素，可以利用胡克定律計(jì)算負(fù)載力。 而 反饋控制器， 可以 計(jì)算錯(cuò)誤之間的實(shí)際力量和所需的力量， 從而 運(yùn)用適當(dāng)?shù)碾娏?、 電機(jī)，以糾正任何勢(shì)力錯(cuò)誤。 與 負(fù)載細(xì)胞的方法相比，彈性系列顯著遵守執(zhí)行器的輸出和負(fù)載之間 的關(guān)系 ，從而大大提高了控制增益。上述考慮符合 它們 之間的線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)和剛性負(fù)載的情況。 這樣 一個(gè)溫和的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，將產(chǎn)生一個(gè)非常小的力量讀。因此 ,閉環(huán)控制收益可能非常高 ,同時(shí)仍然確保沒(méi)有喋喋不休的存在性和穩(wěn)定性。控制增益的增加，大大降低了阻抗增加背部的操控性 ，并且也 減少黏附的影 響 ，最后 清潔力輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 更重要的是 高阻抗和高黏附組件是容忍的，可以降低成本 并且 重量允許使用更小 、 精度低， 這樣 驅(qū)動(dòng)器組件 、 簡(jiǎn)單的彈簧和位置傳感器（編碼器，電位器） 就還可以 取代昂貴的負(fù)載細(xì)胞。這些改進(jìn)可以實(shí)現(xiàn)在電動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)域 中 。 僵硬稱(chēng)重傳感器與執(zhí)行器相比，彈性系列執(zhí)行器具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1。執(zhí)行器具有較低的輸出阻抗和 較少的 背部操控性，即使在液壓系統(tǒng)中。電機(jī)慣量和齒輪傳動(dòng)摩擦（或流體的慣性和摩擦密封）的動(dòng)態(tài)效果幾乎是無(wú)形的輸出。在傳統(tǒng)的系統(tǒng) 中 ，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)往往 是 占主導(dǎo)地位的機(jī)制動(dòng)態(tài)，使其難以完成 預(yù)定是 任務(wù)， 確保 高力保真度。 2。抗沖擊性，大大提高了傳動(dòng)系統(tǒng)和負(fù)載之間串聯(lián)的 連貫性 。 3。力傳輸?shù)谋Ｕ娑龋ɑ蚱交?中， 齒輪減速或活塞不再是至關(guān)重要的，允許使用廉價(jià)的齒輪減速。齒輪通常傳輸力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于保真度的位置。該系列彈性作為齒輪減速之間的輸出位置傳感器和負(fù)載力， 可以 大大增加力量控制的保真度。 4。電機(jī)所需的力高保真 度 大幅減少，允許使用廉價(jià)的馬達(dá)。 5。力控制的穩(wěn)定性得到了改善 ,甚至在斷斷續(xù)續(xù)地 的情況下 。 6。能量可以?xún)?chǔ)存 和釋放的彈性元件，可 以 提高效率。動(dòng)物通常采用彈性的肌腱， 而 肌肉做工作的總體要少得多，否則將需要在一 個(gè) 機(jī)車(chē)周期的一部分 中 儲(chǔ)存能量，并在另一個(gè) 機(jī)車(chē)周期中 釋放它。系列彈性執(zhí)行器可能會(huì)允許同樣的效果發(fā)生在機(jī)器人外骨骼或其他應(yīng)用程序 機(jī)器人中 ，從而擴(kuò)大其活動(dòng)范圍。 7。 執(zhí)行器在高頻率下的被動(dòng)阻抗。傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器阻抗類(lèi)似于一個(gè)大的慣性，在高頻率下 （電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量乘以齒輪比的平方） ， A系列彈性執(zhí)行器看起來(lái)像一個(gè)高頻率的 機(jī)構(gòu) ，這是更為寬容的碰撞和其他意想不到的相互作用。 Yobotics公司已開(kāi)發(fā)了兩個(gè)市售 電磁線(xiàn)性系列（圖 2）彈性執(zhí)行器。這些驅(qū)動(dòng)器正在 應(yīng) 用于 機(jī)器人手臂 、 腿機(jī)器人 、 外骨骼和工業(yè) 中 。由于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，定制系列彈性執(zhí)行器也可以很容易地開(kāi)發(fā)和遺留系統(tǒng)改造。 圖 2：兩個(gè)彈性執(zhí)行器系列 CAD渲染。 從宏觀層面 上看 ,驅(qū)動(dòng)器可
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