三自由度欠驱动机器人系统的优化设计.pdf

《三自由度欠驱动机器人系统的优化设计》这篇文章探讨了一种特殊的机器人系统——三自由度欠驱动机器人，并介绍了针对此类机器人的优化设计方法。欠驱动机器人的特点是其关节数目少于其自由度，这使得控制复杂性降低，但也带来了对运动控制策略的特殊要求。 文章首先提出了一种串联的欠驱动机器人作为研究对象，这种机器人结构简洁，适用于某些特定的自动化任务。设计的核心是优化末端执行器的控制系统，以提升机器人的轨迹跟随性能。通过设计，研究人员建立了机器人的运动学模型，这是一个描述机器人各个关节运动如何影响末端执行器位置和姿态的数学模型。 在确定的运动轨迹下，研究目标是使机器人末端工具能够精确地跟随预定路径。为了实现这一目标，论文提出了多关节协调控制策略，利用各个关节的协同动作来补偿由于欠驱动带来的限制，使机器人能够灵活地跟踪复杂的曲面。这种方法强调了机器人的柔顺性，即在接触物体时能适应表面变化的能力，这对于许多工业应用，如精密装配和表面处理，至关重要。 实验结果表明，优化设计后的机器人能够在指定轨迹上进行精确运动，而且在被动轴的影响下，其末端执行器可以与跟踪曲面保持良好的柔性接触。这意味着机器人不仅能够准确追踪路径，还能在接触过程中适应曲面的微小变化，降低了对环境的刚性冲击，提高了作业的安全性和效率。 关键词：欠驱动、机器人、柔顺性、阻抗器。这些关键词揭示了研究的重点，即在欠驱动的限制条件下，如何通过优化设计提高机器人的灵活性和顺应性，以及如何利用阻抗控制来实现与环境的柔和交互。 这篇研究对于理解欠驱动机器人的控制策略和优化设计具有重要意义，对于机器学习和深度学习领域的研究者来说，它提供了一个独特的视角，即如何在有限的驱动条件下实现高效和灵活的机器人操作。同时，这也为实际的工业应用提供了理论基础和技术参考，特别是对于那些需要精细操作和接触柔顺性的领域，如制造业、医疗设备和自动化服务行业等。