開題答辯-谷小旭

基于RSEA的柔順機械臂的設計與控制研究專業(yè)：機械工程答辯人:谷小旭學號：13125870導師：張秀麗1一、課題研究背景二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀三、研究目標與內(nèi)容四、預期成果五、進度安排主要內(nèi)容2一、課題研究背景研究背景

3服務機器人目前正在成為研究熱點，將來走進人類的日常生活，機器人與人的交互也會更加頻繁，如何確保人機交互的安全性成為關注點。措施柔順化主動柔順被動柔順柔順控制材料、結構柔順本課題研究內(nèi)容4二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀（1）仿生柔順機械臂的研究和應用現(xiàn)狀（2）結構柔順的研究現(xiàn)狀（3）控制柔順的研究現(xiàn)狀

5仿生柔順機械臂的研究和應用現(xiàn)狀柔順機械臂6二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀（1）仿生柔順機械臂的研究和應用現(xiàn)狀（2）結構柔順的研究現(xiàn)狀（3）控制柔順的研究現(xiàn)狀

結構柔順的研究現(xiàn)狀結構柔順方法人工肌肉7串聯(lián)彈性驅(qū)動器SeriesElasticActuator-SEA電驅(qū)動器液壓驅(qū)動器控制技術不成熟，精度不高應用門檻高，噪音、漏油系統(tǒng)特性較硬，柔順效果不佳串聯(lián)彈性驅(qū)動器：在驅(qū)動和執(zhí)行模塊之間添加彈性元件，使驅(qū)動和負載之間有柔性緩沖串聯(lián)彈性驅(qū)動器線性運動：SEA旋轉運動：RSEA89二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀（1）仿生柔順機械臂的研究和應用現(xiàn)狀（2）結構柔順的研究現(xiàn)狀（3）控制柔順的研究現(xiàn)狀

控制柔順的研究現(xiàn)狀10阻抗控制接觸力控制虛擬模型控制基于動力學模型的控制基于剛體動力學模型的力位雙閉環(huán)控制常用的柔順控制方法控制柔順：基于力或力矩控制模式來實現(xiàn)的主動柔順。11三、研究目標與內(nèi)容研究目標：仿照人體手臂，基于RSEA模塊，設計一款三自由度機械臂，在控制系統(tǒng)作用下能柔順的進行空間三維運動。研究內(nèi)容：1、SEA模塊設計；2、機械臂結構設計；3、機械樣機加工組裝；4、控制算法研究編寫；5、在平臺上實驗，驗證分析。RSEA結構設計方案12方案一：扭簧式不能雙向可逆?zhèn)鲃铀悸罚阂罁?jù)彈性元件的不同RSEA結構設計方案13結構復雜，不夠緊湊方案二：壓簧搖臂式RSEA結構設計方案14結構緊湊易模塊化方案三：輪盤式機械臂整體結構15三自由度：肩關節(jié)兩個，肘關節(jié)一個參照人體主要尺寸：上臂：333mm；小臂：253mm（身高170cm中國成年男性尺寸）控制系統(tǒng)16DynamixelAX－64機器人舵機控制系統(tǒng)171、電機選型RX-64重量（g）116g減速比1/200輸入電壓（V）15V18V最大扭矩（kgf·cm）5364轉速（s/60度）0.1980.1922、傳感器選型TRD-系列增量式編碼器項目TRD-J系列外觀φ50×50mm，軸徑：φ8mm分辨率10～5000脈沖/轉輸出信號形式A·B兩相＋Z相最高響應頻率50kHz允許最高轉速5000rpm電源電壓DC4.75V～30V啟動扭矩≤0.003N·m控制系統(tǒng)183、控制策略初步方案是采用力PID閉環(huán)控制；四、預期成果根據(jù)本課題的要求，課題預期成果如下：1．完成實驗平臺的搭建，包括機器人樣機及其控制和運動評價系統(tǒng)；2．完成柔順機械臂的運動空間規(guī)劃和動力學仿真實驗；3．設計完成實驗；4．擬發(fā)表學術論文1篇，撰寫并申請專利1項，擬申請專利：一種新型的輪盤式轉動SEA。19五、進度安排時間安排具體任務準備階段2014年3-4月了解課題背景，閱讀相關文獻2014年05月設計SEA模塊及機械臂方案開題階段2014年06月查閱有關的文獻資料，深入了解其理論研究方法和國內(nèi)外研究進展，撰寫文獻綜述和開題報告，參加開題答辯實施階段2014年07月進行機械系統(tǒng)的完善設計并出圖加工、裝配調(diào)試2014年8月~2014年9月進行軌跡規(guī)劃和動力學仿真，研究控制算法2014年010月~2014年11月調(diào)試傳感器，編寫完整控制程序；將電路硬件安裝到機械本體上2014年12月~2015年1月基于平臺進行柔順性和安全性試驗2015年3月~2015年