关于机器人柔性磁力-动学执行器的设计和控制方法的研究

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
• 控制系统 控制系统

背景情况:

• 在家庭和工厂等非结构化环境中,确保人机交互的安全至关重要.
• 需要灵活的机器人执行器来满足物理人机交互的安全和合规要求.
• 磁力动脉学执行器 (MRA) 在机器人关节中提供了高扭矩和合规性的潜力.

研究的目的:

• 设计和控制一个灵活的机器人磁脉动学执行器 (MRA),以实现安全的物理交互.
• 开发和优化MRA的核心磁力流体离合器 (MRC) 组件.
• 为MRA创建一个不依赖扭矩传感器的控制策略.

主要方法:

• 建立了对磁-质流体离合器 (MRC) 相当的磁和热电路模型.
• 利用基因算法对MRC参数进行优化,考虑到工程约束.
• 开发了MRA的动态模型,并设计了一种用于扭矩估计的模型参考PID前控制策略.

主要成果:

• 对MRC进行精确的磁场和操作温度计算.
• 使用遗传算法优化了MRC参数.
• 通过实验验证,通过实验验证验证了设计的MRA的优异扭矩跟踪性能.
• 在没有扭矩传感器的情况下,使用输入电流证明了成功的扭矩估计.

结论:

• 开发的MRA有效地整合了高扭矩,高合规性和灵活机器人关节的安全性.
• 多物理建模,参数优化和先进的控制策略是实现安全有效的机器人执行器的关键.
• 这项研究为需要安全和可适应的物理相互作用的机器人应用提供了可行的解决方案.