43、柔性耦合驱动灵巧手指差动运动控制

柔性耦合驱动灵巧手指差动运动控制

1. 腱传动路径选择

1.1 腱传动路径选择原则

灵巧手指腱传动路径的选择需遵循以下原则：
- 确保拉动腱时，其他关节受力最小，减少关节间的耦合。
- 保证灵巧手指有更大的工作空间。
- 确保腱的张力在一定范围内，防止钢丝绳过松影响精度或被拉断。

1.2 打结点的选择

腱传动路径的选择首先要确定打结点的位置。如图 1 所示，设打结点为 A，钢丝绳从 A 点与滑轮在 B 点相切，A 到圆心 o 的距离为 m，滑轮半径为 r，打结点 A 随滑轮旋转角度 θ 到达 C 点，此时钢丝绳与滑轮在 D 点相切。

钢丝绳长度公式为：
[h = l + \sqrt{m^2 - r^2} - r\theta]
其中，h 为当前钢丝绳长度，l 为 θ = 0 时钢丝绳的基本位移长度，m 为打结点到圆心的距离，r 为滑轮半径，θ 为旋转角度。

从公式可知，h 随 θ 单调递减，当 θ = 0 时，h 取最大值；当 θ 取最大值时，h 取最小值。为保证 h 取最小值时，θ 能取较大值，(\sqrt{m^2 - r^2})的值越小越好；当(\sqrt{m^2 - r^2} = 0)，即 m = r 时，θ 能取最大值，此时手指的工作空间最大。所以，打结点应在滑轮上，但由于两根钢丝绳难以在滑轮上打结，因此需将打结点设置在连杆上。钢丝绳在打结点打结后，在滑轮上的交叉点绕柱交叉，可达到与将打结点固定在滑轮上相同的效果。因为关节旋转时，打结点和交叉点之间没有相对位移，所以打结点和交叉点之间的钢丝绳不会随关节旋转而位移。

1.3 传动路径的选择