新型变刚度柔性机械臂：设计与实现

"可变刚度柔性机械臂的设计与实现 - 李阳光，王晨升等 - 北京邮电大学自动化学院" 本文介绍了一种基于生物肌肉拮抗运动原理设计的可变刚度柔性机械臂，该设计借鉴了人体肱二头肌与肱三头肌在手臂弯曲时的协同工作方式。这种机械臂采用超弹记忆合金丝作为核心材料，通过3D打印技术制造支撑盘，结合六电机驱动系统，实现了机械臂在形状和刚度上的连续调整。其中，钛镍形状记忆合金弹簧被用来提供锁紧力，以实现对机械臂刚度的精确控制，以适应各种复杂操作环境。 文章详细阐述了研究内容，包括以下几个关键点： 1. 新型变刚度机械臂设计：设计出一种能够根据任务需求改变其刚度的新型机械臂，这种机械臂的结构和驱动方式借鉴了生物肌肉的工作机制，使其能展现出不同的形态和力学特性。 2. 驱动与控制策略：提出了相应的驱动策略，即通过六个电机的协同运动来改变机械臂的形状和刚度，实现了对机械臂的精细控制。 3. 变刚度分析：对机械臂的刚度变化特性进行了深入分析，探究了不同工况下机械臂刚度变化对性能的影响。 4. 锁紧盘设计与分析：设计了一种锁紧盘，用于实现机械臂的刚度控制，并对其锁紧效果进行了实验验证，确保了机械臂在不同状态下的稳定性。 5. 钛镍记忆合金的应用：利用钛镍形状记忆合金的特性，设计了弹簧结构，能在需要时提供锁紧力，实现了对机械臂刚度的有效调节。 6. 关键词：变刚度、机械臂、钛镍记忆合金，表明了研究的核心技术和材料。 该研究的创新性和实用性在于，它不仅提供了一种新型的机械臂设计思路，而且在实际应用中具有广泛的意义，如在工业自动化、医疗手术、救援作业等领域，可以有效提高操作灵活性和适应性，减少对环境的破坏，提升工作效率。 通过这种方式，变刚度柔性机械臂的研究为未来智能装备的发展开辟了新的路径，对于推动机器人技术的进步和产业升级具有重要意义。同时，该研究也体现了科研人员在工程实践中对生物机制的深入理解和应用，是跨学科融合的典范。