Research on Variable-stiffness Mechanisms of Robot Wrists for Compliant Assembling-clamping

摘要： 在柔顺装配装夹过程中，不同工序对机器人手腕刚度要求不同。在刚性定位工序中，大的手腕刚度可保证机器人搬运工件定位到作业位置的精度。在装配装夹工序中，小的手腕刚度可柔顺补偿机器人装配装夹工件的位姿误差。提出了一种大范围变刚度的五自由度手腕，可实现工件的翻转、俯仰、偏转和平移。研究通过调节弹性张力改变手腕刚度的机理，实现手腕关节刚度随弹性张力的增加而线性增加。分析手腕弹性张力和几何参数对手腕变刚度特性和刚度分布的影响，通过设计手腕关节的几何参数实现手腕刚度分布保持不变。研究变刚度手腕刚性定位与柔顺装配装夹的机理，建立手腕装配装夹过程中的形变位姿模型和补偿工件位姿误差的空间模型，得到手腕刚度随手腕位姿的变化模型，实现手腕克服阻力完成装配装夹作业。实验结果表明机器人手腕可大范围变刚度，满足刚性定位与柔顺装配装夹要求。