[发明专利]三自由度大阻尼欠驱动攀爬桁架机器人及其控制方法

摘要

三自由度大阻尼欠驱动攀爬桁架机器人及其控制方法，它涉及一种机器人及其控制方法。本发明为解决现有的欠驱动攀爬桁架机器人在抓握阶段的退转时抓杆稳定性差以及现有的欠驱动攀爬桁架机器人控制方法不能实现可靠的抓握目标杆的问题。弹性联轴器另一端穿过保持架与齿轮传动装置传动连接，齿轮传动装置最下方的齿轮轴上固套有摩擦轮；励振阶段控制：采用参数激励的方法将欠驱动攀爬桁架机器人摇起，并将摇起的一个周期分为四个阶段；抓握阶段控制：进而由逆运动学计算出各主驱动关节快速转动需补偿的关节角度、角速度，对主驱动关节进行PD控制，从而实现所述机器人可靠抓握目标杆的位置伺服控制。本发明用于攀爬桁架机器人领域。

主权项

一种三自由度大阻尼欠驱动攀爬桁架机器人，所述欠驱动攀爬桁架机器人包括第一手爪（1）、第一腕关节（2）、第一连接杆（3）、肘关节（4）、第二连接杆（5）、第二腕关节（6）和第二手爪（7），第一手爪（1）通过第一腕关节（2）与第一连接杆（3）的一端转动连接，第一连接杆（3）的另一端通过肘关节（4）与第二连接杆（5）的一端转动连接，第二手爪（7）通过第二腕关节（6）与第二连接杆（5）的另一端转动连接；第一手爪（1）与第二手爪（7）为同一部件，第一腕关节（2）与第二腕关节（6）为同一部件；其特征在于：第一手爪（1）包括电机（1‑2）、减速器（1‑3）、第一传动齿轮（1‑10）、第二传动齿轮（1‑4）、滚珠丝杠（1‑5）、上手爪（1‑6）、上模套（1‑7）、下手爪（1‑8）、下模套（1‑9）和第一手爪架（1‑11），电机（1‑2）和减速器（1‑3）由上至下依次固装在第一手爪架（1‑11）上，第一传动齿轮（1‑10）固装在电机（1‑2）和减速器（1‑3）的输出轴上，滚珠丝杠（1‑5）竖直安装在第一手爪架（1‑11）上，第一手爪架（1‑11）的下端固套有第二传动齿轮（1‑4），第一传动齿轮（1‑10）与第二传动齿轮（1‑4）相互啮合，下手爪（1‑8）沿长度方向的侧壁与第一手爪架（1‑11）的下侧壁固装为一体，上手爪（1‑6）与滚珠丝杠（1‑5）螺纹连接，上手爪（1‑6）与下手爪（1‑8）上下对正设置，上模套（1‑7）内嵌在上手爪（1‑6）的内壁上，下手爪（1‑8）内嵌在下手爪（1‑8）的内壁上；所述第一手爪（1）还包括摩擦轮机构（1‑1），所述摩擦轮机构（1‑1）包括光电编码器（1‑1‑1）、弹性联轴器（1‑1‑2）、齿轮传动装置（1‑1‑3）、保持架（1‑1‑4）、摩擦轮（1‑1‑5）、定位块（1‑1‑6）、光电编码器固定架（1‑1‑9）、两个压簧固定架（1‑1‑7）和两个压簧（1‑1‑8）；光电编码器固定架（1‑1‑9）通过定位块（1‑1‑6）定位在上手爪（1‑6）的上端面上，光电编码器（1‑1‑1）固装在光电编码器固定架（1‑1‑9）上，光电编码器（1‑1‑1）与弹性联轴器（1‑1‑2）的一端连接，弹性联轴器（1‑1‑2）另一端穿过保持架（1‑1‑4）与齿轮传动装置（1‑1‑3）传动连接，两个压簧固定架（1‑1‑7）固定在上手爪（1‑6）的上端面上且关于弹性联轴器（1‑1‑2）对称设置，上手爪（1‑6）的上端通过两个压簧（1‑1‑8）与两个压簧固定架（1‑1‑7）对应连接，上手爪（1‑6）与上模套（1‑7）上对应开有缺口，齿轮传动装置（1‑1‑3）最下方的齿轮轴上固套有摩擦轮（1‑1‑5），摩擦轮（1‑1‑5）穿过所述缺口且摩擦轮（1‑1‑5）的下端位于上模套（1‑7）内。