一种用于混合动力移动机器人高负载能力的棱柱关节机构

《Advanced Robotics》：A prismatic joint mechanism for high payload capacity of hybrid mobile robots

针对混合移动机器人搬运重物易超重的问题，提出一种高扭矩-力转换比的棱柱关节机制，通过实验验证其有效提升负载能力并实现混合移动与操作功能。

　　

摘要

在各种环境中，移动机器人应该替代人类执行搬运重物的任务，例如环境探索和灾害救援。为了适应不同的环境，根据地形选择合适的移动方式非常有效，因此研究人员研究了结合多种移动模式的混合式移动机器人。虽然已经开发出了具备多种移动和物体操控能力的混合式移动机器人，但由于它们配备了大量的执行器，导致机器人重量较大。为了实现较高的载荷能力，人们需要一种能够将关节空间扭矩高效转化为任务空间力的轻量化机构。本文提出了一种棱柱关节机构，通过提高扭矩到力的转化效率来提升混合式移动机器人的载荷能力，同时不会显著增加机器人的重量。该棱柱关节机构被应用于一个具有12个自由度的四臂移动机器人ARMS上。为了分析扭矩到力的转化效率及载荷能力，本文通过绘制操控力椭球体并推导出载荷公式进行了验证。实验结果证实了该机构的有效性，并展示了ARMS在采用这种棱柱关节机构后所具备的混合移动与定位操控能力。