电机驱动是利用电动机产生的力或力矩,直接或经过减速机构驱动工业机械手,以获得所需的位置、速度、加速度。电机驱动是技术较为成熟、应用广泛的一种驱动方式,为大多
数灵巧手所采用。
电机驱动的灵巧手的驱动形式可以分为旋转型驱动和直线型驱动。
采用旋转型驱动的灵巧手以 Stanford/JPL 手为代表,其驱动系统由直流电机和齿轮
减速机构组成,因而体积较大,驱动系统只能放在手掌部位,通过腱进行手指关节的
远距离驱动。
近年来,微型驱动器和减速器的发展为手指驱动系统的微型化和集成化创造了条件。
例如,德国的 DLR 灵巧手采用直线型驱动器来驱动关节,其直线驱动器将旋转电机、
旋转直线转换结构和减速机都集成在灵巧手内部。该灵巧手采用了模块化的设计思想,
由四根完全相同的手指组成,每根手指有 4 个关节,3 个自由度,末端的 2 个关节仿
照人手设计成 1:1 的耦合运动。
混合置式灵巧手将一部分驱动器放在手臂,既保证了驱动力,也降低了灵巧手本体的体积, 使得灵巧手更加拟人化
驱动器内置式灵巧手各关节具有较好的刚性,更利于传感器的直接测量,且模块化设计利于更换维护;整手尺寸较大,关节灵活度下降
灵巧手的外观设计更加拟人化,手指本体更加纤细;可以采用更大的驱动电机,从而增大手指的输出力;驱动器与手本体之间距离远增加了控制器设计的难度
D一阶段是从 20 世纪 70 年代—20 世纪 90 年代,典型代表是日本的 Okada、美国的 Stanford/JPL 和 Utah/MIT;D二阶段是从 20 世纪 90 年代到 2010 年
灵巧手是机器人操作和动作执行的末端工具,满足两个条件:指关节运动时能使物体产生任意运动,指关节固定时能完全限制物体的运动,定义灵巧手是指数≥3,自由度≥9 的末端执行器
特斯拉公布了 6 种规格的执行器,旋转执行器采用谐波减速器+电机的方案,线性执行器采用丝杠+电机的方案,对于手掌关节,其采用了空心杯电机+蜗轮蜗杆的结构
人形机器人有更强的柔性化水平,更好的环境感知能力和判断能力,首要需要解决的问题是如何实现像人一样去运动,能够兼顾可靠性
28个执行器分别为肩关节(单侧三自由度旋转关节)6个,肘关节(单侧直线关节)2个,腕部关节(单侧2个直线+1个旋转)6个,腰部(二自由度旋转关节)2个
无框力矩电机没有外壳,可以提供更大的设备空 间,中间是中空形式的,便于走线;在设计中,可以使整个机器体积更小,因此可以提供更大的功率密度比
型伺服驱动器有三种类型,分别为常规伺服驱动器,SEA 伺服驱动器,本体伺服驱动器;主要由力矩电机,谐波减速器,电机编码器,输出编码器,驱动板,制动器组成
控制系统根据指令及传感信息,向驱动系统发出指令,控制其完成规定的运动,控制系统主要由控制器(硬件)和控制算法(软件)组成
电机驱动控制手段先进,速度反馈容易,J大部分机器人使用电机驱动;液压驱动体积小重量轻,是机器人Atlas使用的驱动方案;气动驱动安全性G,应用于仿生机器人等