使用扭线驱动的多尺度运动的并行机制:为微型工作空间和敏捷性设计.
Elan Z Ahronovich1, Joshua H Turner1, Nabil Simaan1
1Department of Mechanical Engineering, Vanderbilt University, Nashville, TN 37235.
概括
本研究介绍了使用冗余动力学和低成本扭线执行器 (TWA) 进行多尺度运动的并行机器人. 这些机器人可以实现微观/宏观的运动,使得高级应用的分辨率达到几微米.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 机械工程 机械工程
- 机械电子学是什么意思 机械电子学
背景情况:
- 平行机器人提供高精度,但往往缺乏多尺度运动能力.
- 在一个单一的机器人系统中实现宏观和微观规模的移动都带来了重大设计挑战.
- 现有的多尺度运动解决方案可能是复杂和昂贵的.
研究的目的:
- 探索一种能够实现集成微/宏运动的新型并行机制家族.
- 调查使用扭线执行器 (TWA) 作为微型运动的经济有效解决方案.
- 为这些多尺度机器人开发基于任务的设计框架,考虑工作空间,灵活性和分辨率.
主要方法:
- 一个动力冗余的3RRPR平面平行机器人被用作案例研究.
- 应用了基于任务的设计考虑因素,重点关注宏观/微动作工作空间和终端效应器错误.
- 通过建模和实验研究分析了TWA对微运动动力学的影响.
- 研究了冗余解决策略,以便在宏观和微观运动之间顺利过渡.
主要成果:
- 该研究表明,使用低成本的TWA,可以实现几微米级的运动分辨率.
- 实验结果证实,TWA在显微尺度上显著改变机器人的运动特性.
- 拟议的建模框架有效指导多尺度并行机器人的设计考虑.
- 该研究提供了对执行器选择和宏观和微观运动之间的最佳切换值的见解.
结论:
- 复合串行并行机制具有冗余的执行,使有效的多尺度运动.
- 低成本的TWA是实现并行机器人的高分辨率微运动的可行选择.
- 开发的设计框架和建模方法对于设计具有多规模能力的先进机器人系统的工程师来说是有价值的.


