我看到了一个高端的机械手,可以无阻力地将其弯曲并弯曲成任意形状,好像机械手没有任何重量。我想进一步了解他们。此类机械臂设计称为什么?在哪里可以获得有关其设计和应用程序的更多信息?

评论

听起来像是动力辅助的机械臂,可能此功能用于“训练”机械臂以执行动作,而不是直接编程,许多工厂机械臂都使用此功能。

#1 楼

这就是合规性。重力补偿本身不足以实现此目的,也不是强制性的。例如,如果使用具有高减速比的减速器,则机器人手臂会非常僵硬。

使机器人手臂顺从的一种方法是使用扭矩传感器来测量预期负载的差异(即手臂的重量)和实际负载(当您尝试移动和手臂时)。然后,您只需放大差异就足以帮助用户移动手臂。这称为主动顺应性。

您还可以使用臂的配置和惯性参数的知识,在动手之前计算预期的载荷。如果手臂不动,这称为重力补偿,因此,当您尝试移动手臂时,您不会感觉到它的重量,而只能感觉到关节的刚度。

获取有关如何计算重力扭矩的信息补偿以及如何使机器人符合标准,我推荐此课程:
http://see.stanford.edu/see/courseInfo.aspx?coll=86cc8662-f6e4-43c3-a1be-b30d1d179743

以下是有关合规性的更多信息:
http://www.eucognition.org/eucog-wiki/Compliant_robots

#2 楼

这种能力称为“重力补偿”。简而言之,机械臂仅施加足够的扭矩来抵消重力的影响。因此,您在手臂上施加的任何额外力量都会使手臂轻松移动。请注意,所需扭矩在很大程度上取决于手臂的配置(即关节角度)。这主要是软件和控制系统的功能,而不是硬件的功能(尽管所需的硬件功能最少,请参见下文)。

我相信通常会使用PD控制。重力补偿需要一个非常好的手臂运动学和动力学特性模型。这远远超出了每个环节的群众中心。通常考虑摩擦,惯性和其他非线性影响。 (我从一个朋友那里听到一个故事,说他正在加热的手臂的摩擦特性在预热时发生了巨大变化,这使控制器不得不进行噩梦般的调整)。控制器也必须调整得很好。

虽然这是软件功能,但我认为如果没有某些硬件功能,将很难甚至不可能。例如,您需要高精度的关节编码器,某种形式的关节或电机扭矩感应,良好的分辨率扭矩控制,并且通常需要反向驱动的电机。

我相信您可以实现一种穷人的重力如果您的手腕处有良好的力扭矩传感器,则无需使用这些硬件功能即可进行补偿。限制是用户只能通过触摸力扭矩传感器来移动手臂。基本上,这是零力控制。手臂可以以所需的最大扭矩保持其位置,但会尝试将零力保持在传感器上。因此,如果推动传感器,则手臂会像没有重力一样移开。

#3 楼

除了重力补偿,还可以使用一些阻抗/导纳控制来使机器人顺从并调节运动的刚度。您实际上所做的是,通过使用特定的控制定律,可以使机器人表现为质量阻尼弹簧系统。

使用控制原理和来自机器人传感器(扭矩传感器等)的测量值,控制器(在计算机上实现)计算出关节的新扭矩,并将其发送至执行器。这些新转矩是控制定律(一个数学方程式)的结果。您可以指定所需的惯性值(使机器人加速有多难),阻尼系数(使机器人高速移动有多难)和弹簧常数(使机器人“快速”返回到目标位置的速度)。初始位置)。如果只需要兼容的机器人,则可能不需要弹簧常数。