Research and realization of Robot Modular Joint

该研究的总体方向为通过设计模块化关节与关节扭矩传感器实现机器人的柔顺力控制即人机协作。因此本论文的主要研究内容包括三个方面，分别是模块化关节的设计，关节扭矩传感器的设计与研究，单关节力控制研究。该模块化关节为机械传动与驱动控制一体化设计，关节内部集成电机、减速机、抱闸、光电编码器、驱动器。单关节力控制研究主要实现的功能包括，拖拽式示教、碰撞检测保护等等。完成的主要工作如下：(1)根据负载的重量和允许的扭矩设计合理的末端负载结构；(2)电机、减速机、制动器的设计；(3)采用新的结构设计布局，完成整个模块化关节设计(4)两种形式关节连杆结构的设计；(5)关节扭矩传感器机械本体结构的优化设计；(6)扭矩传感器工作原理分析及桥路设计；(7)带有扭矩传感器的单关节力控制实验平台的设计；(8)基于阻抗控制的拖拽式功能实验设计与实现；(9)基于阻抗控制碰撞检测功能实验设计与实现。本文的设计思路为由浅入深即首先设计机器人模块化关节，然后设计与其搭配使用的关节扭矩传感器，最后通过前面两个部件的设计综合，完成单关节机器人的力控制研究即实现人机协作。最后对该模块化关节进行了力控制实验,成功实现了柔顺力控制功能。具体来说就是利用基于力的机器人阻抗控制算法，成功实现了单关节机器人的避碰检测和拖拽式示教，这为以后研发多自由度模块化机器人（6DOF和7DOF）实现人机协作打下了重要的基础