动滑轮组增刚关节

刚度放大九倍

这种电缆驱动关节利用动滑轮组的张力放大原理，在不增加重量的前提下显著提高人形机械手的刚度，且刚度不随关节角度变化。

Pang, Shunxiang · 尚伟伟 · Shuqing, Dai · Deng, Jie · 张飞 · 张斌 · 丛爽

IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 2024

参数信息

关节刚度放大比

9

刚度随关节角度变化

0

技术优势

刚度放大九倍

动滑轮组的张力放大原理使关节刚度放大比与放大因子的平方成正比，本文采用三倍放大因子，从而使刚度提升至九倍。

刚度与角度无关

该设计的关节刚度不随关节角度变化，使得在整个工作空间内刚度性能保持一致，便于控制。

同时优化笛卡尔刚度

结合运动学与刚度模型，提出固定点和连续路径任务下的刚度优化算法，进一步提升整臂的笛卡尔刚度。

应用场景

• 人机协作机械手：高刚度关节使机械臂在与人交互时定位更精准，安全性更好。
• 人形机器人关节：轻量关节可提升人形机器人整体刚度，改善动态性能。
• 高刚度绳索驱动机构：该设计为绳索驱动机构提供了在不增加重量的情况下放大刚度的方案。