유연한 로봇 팔은 지렁이, 뱀, 코끼리 몸통 및 문어 촉수를 포함한 특정 생물체를 본떠 설계된 새로운 유형의 생체 공학 로봇 팔이다. 기존 로봇 팔과 달리 가변적인 로봇 팔은 재료 변형 경계 내에서 어떤 방향으로든 구부릴 수 있으며 작고 복잡한 공간에 적응할 수 있다.
가변적인 로봇 팔은 수술, 우주 임무 및 장비 유지 보수를 포함한 다양한 분야에서 응용되고 있다. 이러한 상황에는 종종 매우 높은 정확도 요구 사항이 있다. 가변적인 로봇팔의 동적 모델은 설계가 어렵기 때문에 대부분의 연구는 팔의 궤적을 추적하면서 팔 움직임의 신뢰도를 높이고 오차를 줄이는 데 중점을 두고 있다.
Sichuan University School of Electrical Engineering의 연구원들은 유연한 커플링 로드 구동 로봇 팔을 설계했다. 이동 메커니즘 분석을 통해 연구원들은 역동역학 모델을 기반으로 한 끝 위치 제어 알고리즘을 개발한 다음 시뮬레이션과 물리적 프로토타입을 통해 다양한 끝 위치 제어 실험을 수행했다.
가변적인 로봇 팔의 물리적 프로토타입은 가변적인 팔 자체, 구동 장치 및 제어 시스템이 로봇의 움직임을 조절하기 위해 구동 로드를 작동시키는 구동 장치에 명령을 보내는 전자 제어 시스템으로 구성된다. 로봇 팔 끝의 움직임과 위치를 정확하게 기록하기 위해 연구원들은 로봇 팔 몸체 위에 NOKOV 광학 모션 캡처 시스템을 배치하고 가변적인 팔 끝에 반사 마커를 배치했다. 실험 전반에 걸쳐 사용된 NOKOV 모션 캡처 시스템은 측정에서 밀리미터 이하의 정확도를 달성했다.
연구원들은 NOKOV 모션 캡처 시스템으로 얻은 실제 궤적과 시뮬레이션된 궤적과 이상적인 궤적을 비교하고 물리적 프로토타입의 오류를 분석했다. 실험은 역동역학 모델을 기반으로 한 최종 위치 제어 알고리즘의 효율성을 보여준다.
참조:
[1] Ma Congjun, Zhao Tao, Xiang Guofei, Ren Jiangtao, Chen Yuanke, Tong Songyi. End positioning control of flexible robotic arm based on inverse kinematics[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2021, 57(13):163-171.
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