四自由度串联机器人用电磁作动器设计

摘要

为了满足微型机器人应用的多样化需求并提升其可操作性,提出了一种小型化、模块化的双轴电磁作动器(EMA)。首先,研究了所提EMA的设计结构和工作原理。然后,对EMA进行了有限元分析,并研究了产生的力矩和旋转角对其性能的影响。其次,使用两个EMA来生成一个微型四自由度串联机器人。最后,在正逆运动学之后采用开环控制器,并结合图像处理技术对机器人性能进行了测试。研究结果表明:该EMA在仿真时实现了100 mN·m的力矩,且在实测时实现了80 mN·m的力矩。此外,该EMA可以实现10°(≈0.2 rad)的旋转。机器人末端执行器能够以适度的误差跟踪预定的圆形轨迹,验证了其可靠性。该EMA具有重量轻、体积小、可操作性强等优点,通过多个模块连接能够满足多种应用需求。