集中驱动仿人机械臂

惯量降76%

基于空间双平行四杆机构的四自由度仿人机械臂，集中驱动布局大幅降低肘部驱动单元惯量与力矩，配合考虑载荷约束的闭式逆解，使机械臂以类人姿态承载重物并降低能耗。

Zhichao, Zhu · Luo, Zirong · Zhu, Yiming · Tao, Jiang · Xia, Minghai · Shanjun, Chen · Jin, Boyu

Journal of Bionic Engineering 2024

参数信息

肘部驱动单元惯量降低

76.65 %

肘部驱动力矩降低

57.81 %

仿真最大输出扭矩降低

2.0 %

仿真最大输出功率降低

13.3 %

仿真总能耗降低

33.3 %

实验最大输出扭矩降低

1.83 %

实验能耗降低

5.03 %

技术优势

肘部驱动惯量大幅降低

空间双平行四杆机构将电机布置肩关节处，通过四杆传动至肘关节，使肘部驱动单元的惯量降低76.65%。

末端负载能力提升

采用人类自然姿态调节策略，机械臂能在类人姿势下承载重物，同时避免关节超限，扩大了可行工作空间。

应用场景

• 仿人机械臂：肘部惯量降76.65%，末端负载能力提升，可直接替换现有仿人机械臂的肘部模块。
• 人形机器人：类人姿态承载重物时能耗降低5.03%，适合长时间作业的人形机器人。
• 工业机器人：仿真总能耗降低33.3%，高负载自重比可减少工业机械臂运行成本。
• 机器人关节：肘关节驱动力矩降低57.81%，可减小关节电机和减速器尺寸，提高关节功率密度。