一种基于柔性关节和张力整体结构的新型电缆驱动串联机器人

《Robotica》：A novel cable-driven serial robot based on flexible joints and tensegrity structures

本研究提出一种基于柔性关节和 tensegrity 结构的新型电缆驱动串联机器人，适用于复杂动态环境的人机交互场景。通过推导静力学与动力学模型，结合简化模型分析张力与工作空间的关系，并利用轨迹仿真验证模型准确性，证明该方法适用于其他柔性结构串联机器人。

　　

摘要

本研究介绍了一种基于柔性关节和张力完整性结构的新型电缆驱动串联机器人，该机器人在复杂动态环境中具有快速响应能力，特别适用于人机交互场景。与传统刚性串联机器人相比，这种设计在应对复杂需求时具有显著优势。研究深入探讨了运动学和动力学建模方法，并通过仿真验证了其有效性。运动学模型利用通用运动学方程将局部坐标系转换为全局坐标系。首先，根据扭矩平衡方程推导出机器人的静态和动态模型，然后构建机器人的动态模型。通过简化机器人模型，在张力完整性结构和柔性关节的约束下，分析了驱动电缆的张力值与机器人工作空间之间的关系。此外，轨迹仿真进一步验证了运动学和动力学模型的准确性。基于轨迹的动能变化曲线证实了理论分析的准确性。该方法具有广泛的应用性，可应用于其他具有柔性结构的串联机器人，为复杂动态环境下的应用提供有效解决方案。

---

---