人机交互的变刚度机构设计及最优锤击轨迹研究
张晓蕾1
吴亚光2
1.清远职业技术学院信息技术与创意设计学院,广东清远 5115102.河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作 454003
摘要：为增强机器人末端执行机构的操作能力以及保障人机交互的安全性,提出了一款具有刚度可变、能量存储、环境适应性强、人机安全交互等多种功能的变刚度机构(Variable Stiffness Mech-anism,VSM).首先,介绍了该机构通过多个磁体轴向排列并相互作用实现刚度可变功能的原理,并提出数种不同的刚度模式;然后,将VSM搭载在一台6-DOF机器人系统上进行一系列锤击碰撞实验,展示并分析了 VSM具有的优良能量存储能力和自适应能力;其间,依托该机器人系统并利用Python软件和有限元分析等方法探究了如何通过VSM实现最优的锤击轨迹以及最佳锤击效果;最后,分析了进行硬性碰撞实验时对机器人造成的潜在损伤并如何调节VSM刚度以缓解这类损伤.结果表明,VSM的存在可以在低刚度阶段吸收大部分传递给机器人的冲力,从而可以有效避免机器人系统在进行类似工作时造成的损伤.
关键词：机器人变刚度能量存储人机安全交互锤击碰撞有限元分析
资助基金：广东省教育厅科研平台项目(2020WQNCX221)
论文发表日期：2024-12-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 67-75 )
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