9、串联并联弹性执行器在仓库机器人中的应用与分析

串联并联弹性执行器在仓库机器人中的应用与分析

1. iSPEA驱动的仓库机器人案例研究

在这个案例中，我们模拟的是一个铰接式仓库机器人手臂，特别关注其肩部和肘部关节，因为它们承受着重力负载，且这两个关节都由iSPEA驱动。

• 任务模拟 ：模拟一个现实的仓库任务，机器人通过抓手抓取3个包裹，并将它们放置在仓库货架不同高度的3个位置。使用V - REP软件进行模拟，利用其运动规划模块生成具有确定起始和结束位置的轨迹，综合多次计算得到能将3个包裹堆叠在货架上的轨迹。该模块会考虑机械臂运动学、关节极限、自碰撞以及与障碍物的碰撞等因素，模拟环境中的障碍物包括机器人底座、货架和包裹初始堆叠的架子。
• 关节扭矩分析 ：任务以低速执行，大部分关节扭矩由重力引起。为评估重力补偿效果，使用两个指标：
  • (V_1 = \frac{\max|T_{active}|}{\max|T_o|})，即主动扭矩最大值与输出扭矩最大值的比值，反映了被动扭矩对电机峰值扭矩的减小程度。
  • (V_2 = \frac{\sqrt{\frac{1}{t_f}\int_{t_0}^{t_f} T_{active}^2 dt}}{\sqrt{\frac{1}{t_f}\int_{t_0}^{t_f} T_o^2 dt}})，即主动扭矩和输出扭矩均方根值的比值，反映了整个任务中扭矩的减小程度。

关节	(V_1)	(V