开题答辩-谷小旭

基于RSEA的柔顺机械臂的设计与控制研究专业：机械工程答辩人:谷小旭学号：13125870导师：张秀丽1一、课题研究背景二、国内外研究现状三、研究目标与内容四、预期成果五、进度安排主要内容2一、课题研究背景研究背景

3服务机器人目前正在成为研究热点，将来走进人类的日常生活，机器人与人的交互也会更加频繁，如何确保人机交互的安全性成为关注点。措施柔顺化主动柔顺被动柔顺柔顺控制材料、结构柔顺本课题研究内容4二、国内外研究现状（1）仿生柔顺机械臂的研究和应用现状（2）结构柔顺的研究现状（3）控制柔顺的研究现状

5仿生柔顺机械臂的研究和应用现状柔顺机械臂6二、国内外研究现状（1）仿生柔顺机械臂的研究和应用现状（2）结构柔顺的研究现状（3）控制柔顺的研究现状

结构柔顺的研究现状结构柔顺方法人工肌肉7串联弹性驱动器SeriesElasticActuator-SEA电驱动器液压驱动器控制技术不成熟，精度不高应用门槛高，噪音、漏油系统特性较硬，柔顺效果不佳串联弹性驱动器：在驱动和执行模块之间添加弹性元件，使驱动和负载之间有柔性缓冲串联弹性驱动器线性运动：SEA旋转运动：RSEA89二、国内外研究现状（1）仿生柔顺机械臂的研究和应用现状（2）结构柔顺的研究现状（3）控制柔顺的研究现状

控制柔顺的研究现状10阻抗控制接触力控制虚拟模型控制基于动力学模型的控制基于刚体动力学模型的力位双闭环控制常用的柔顺控制方法控制柔顺：基于力或力矩控制模式来实现的主动柔顺。11三、研究目标与内容研究目标：仿照人体手臂，基于RSEA模块，设计一款三自由度机械臂，在控制系统作用下能柔顺的进行空间三维运动。研究内容：1、SEA模块设计；2、机械臂结构设计；3、机械样机加工组装；4、控制算法研究编写；5、在平台上实验，验证分析。RSEA结构设计方案12方案一：扭簧式不能双向可逆传动思路：依据弹性元件的不同RSEA结构设计方案13结构复杂，不够紧凑方案二：压簧摇臂式RSEA结构设计方案14结构紧凑易模块化方案三：轮盘式机械臂整体结构15三自由度：肩关节两个，肘关节一个参照人体主要尺寸：上臂：333mm；小臂：253mm（身高170cm中国成年男性尺寸）控制系统16DynamixelAX－64机器人舵机控制系统171、电机选型RX-64重量（g）116g减速比1/200输入电压（V）15V18V最大扭矩（kgf·cm）5364转速（s/60度）0.1980.1922、传感器选型TRD-系列增量式编码器项目TRD-J系列外观φ50×50mm，轴径：φ8mm分辨率10～5000脉冲/转输出信号形式A·B两相＋Z相最高响应频率50kHz允许最高转速5000rpm电源电压DC4.75V～30V启动扭矩≤0.003N·m控制系统183、控制策略初步方案是采用力PID闭环控制；四、预期成果根据本课题的要求，课题预期成果如下：1．完成实验平台的搭建，包括机器人样机及其控制和运动评价系统；2．完成柔顺机械臂的运动空间规划和动力学仿真实验；3．设计完成实验；4．拟发表学术论文1篇，撰写并申请专利1项，拟申请专利：一种新型的轮盘式转动SEA。19五、进度安排时间安排具体任务准备阶段2014年3-4月了解课题背景，阅读相关文献2014年05月设计SEA模块及机械臂方案开题阶段2014年06月查阅有关的文献资料，深入了解其理论研究方法和国内外研究进展，撰写文献综述和开题报告，参加开题答辩实施阶段2014年07月进行机械系统的完善设计并出图加工、装配调试2014年8月~2014年9月进行轨迹规划和动力学仿真，研究控制算法2014年010月~2014年11月调试传感器，编写完整控制程序；将电路硬件安装到机械本体上2014年12月~2015年1月基于平台进行柔顺性和安全性试验2015年3月~2015年