绳驱动仿腕关节的绳索拉力分布和动力学分析

摘要

为模拟人臂腕关节的结构功能,提出了有别于传统仿生关节的3自由度绳驱动并联结构,即动平台与静平台通过一球副连接实现腕关节的转动功能。绳索的引入给机构带来建模和控制上的难度。首先,忽略绳索重力特性,采用Lagrange法建立其标准动力学方程。同时,考虑绳驱动的冗余特性和绳索的单向受力性,提出了绳张力分布优化模型,通过遗传算法得到了绳拉力分布。其次,针对腕关节存在的绳索质量对机构的影响,建立了考虑绳质量的悬链线动力学模型。最后,对两种模型进行仿真,并对比了仿真结果。