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手康复机器人钢丝绳–绳套传动系统中的摩擦补偿

发布时间: 2014-3-27 上午11:41

作者: erale

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在手康复机器人的钢丝绳– 绳套传动系统中,钢丝绳与绳套之间的摩擦力会引起力控制过程中的动力损失,产生传动死区、滞后等现象,并且带来系统不稳定等问题,因此需要补偿摩擦力.首先推导了手指任意姿态下,钢丝绳中张力的计算公式.然后,1 个手指关节上的传动模式简化如下:电动机 1 以位置控制模式运转,模拟关节运动;电动机 2 以转矩控制模式运转,补偿钢丝绳上的摩擦力.每根钢丝绳穿过绳套,绳端固定在电动机 1和电动机 2 的输出轮上,钢丝绳两端张力之差即是摩擦力.将摩擦力转化为补偿电动机轴的等效摩擦力矩,补偿电动机以转矩控制模式运转,输出与等效摩擦力矩方向相反的转矩.假设时间间隔足够小、手指运动缓慢,利用t −1 时刻的张力计算得到 t 时刻的等效摩擦力矩.用此迭代方法计算出不同时刻补偿电动机需要输出的补偿力矩,对钢丝绳– 绳套中的摩擦力进行补偿.最后在实验平台上进行了主动康复模式实验,实验结果表明,补偿后的阻力只有补偿前的 15%,该补偿方法有效.
 
 
王启申,李继婷(北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室,北京 100191)
 
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