考虑驱动耦合的绳驱动外肢体机器人运动建模及控制研究
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TP242 TH89

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中国博士后科学基金(2022M711436)、江苏省普通高校自然科学研究计划(21KJB460029)项目资助


Modeling and control of cable-driven supernumerary robotic limbs motion considering drive coupling
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    摘要:

    针对绳驱动外肢体机器人由于其布线形式及驱动耦合所造成的运动建模复杂及控制精度低等问题,研究了一种考虑驱 动耦合的绳驱动外肢体机器人运动建模及控制方法。 基于 D-H 法和欧拉变换原理构建了刚柔一体外肢体机器人的运动学模 型,并根据关节耦合机理推导相邻关节间的主动解耦模型,提出了一种基于驱动解耦运动学模型的外肢体控制策略。 最后搭建 了外肢体机器人实验样机,并对其所建运动模型及控制方法进行验证。 结果表明,机器人末端多点定位误差最大为 7. 45 mm, 移动路径最大误差为 7. 24 mm,总体误差平均值为 6. 08 mm,由此验证了所提的刚柔一体外肢体机器人驱动解耦运动学模型和 控制策略的正确性,具有较好的控制精度和运动品质。

    Abstract:

    A kinematic modeling and control method for the cable-driven supernumerary robotic limbs is proposed to address the problems of complex motion modeling and low control accuracy caused by its wiring form and drive coupling. The kinematic model of the rigidflexible supernumerary robotic limbs is formulated, which is based on the ( denavit-hartenberg, D-H) method and the Euler transform principle. The active decoupling model between adjacent joints is derived based on the joint coupling mechanism, and a supernumerary robotic limbs control strategy based on the drive decoupling kinematics model is proposed. Finally, an experimental prototype of a supernumerary robotic limbs is established, and its motion model and control method are evaluated. The results show that the maximum multi-point positioning error of the robot end is 7. 45 mm, the maximum moving path error is 7. 24 mm, and the average value of the overall error is 6. 08 mm, which verify the correctness of the decoupling kinematics model and control strategy of the proposed rigid and flexible supernumerary robotic limbs with good control accuracy and motion quality.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

齐 飞,张 恒,孙 杰,李宵灵,陈 柏.考虑驱动耦合的绳驱动外肢体机器人运动建模及控制研究[J].仪器仪表学报,2023,44(6):21-34

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  • 在线发布日期: 2023-09-20
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