28、可变刚度平面并联机器人与可重构并联运动结构在ROS2中的研究

可变刚度平面并联机器人与可重构并联运动结构在ROS2中的研究

在机器人技术的发展中，可变刚度执行器（VSAs）和平行运动结构的应用越来越广泛。可变刚度平面并联机器人（PPR）在康复训练等领域具有巨大潜力，而可重构并联运动结构PARAGRIP机器人在多向增材制造中表现出色。然而，它们在实际应用中面临着一些挑战，例如VSAs在PPR中的刚度分析以及PARAGRIP机器人在ROS2中的集成问题。

可变刚度平面并联机器人

VSAs在人机交互中应用广泛，但在并联机器人中使用较少，因此对其在工作空间内的刚度模型进行全面研究很有必要。为了确保康复训练的高灵活性和安全性，需要对带有VSAs的PPR的刚度进行分析。

新型PPR的设计

• VSA的概念 ：VSA由三角形聚氨酯（PU）带组成，其弹性模量为$k_b$。当输入板相对于输出板旋转角度$\alpha$时，带会从初始长度$l_0$伸长到最终长度$l_i$，从而产生相反方向的扭矩$\tau$。扭矩$\tau$的计算公式为：
  $\tau = \sum_{n=1}^{2} j_i \cdot F_i = \sum_{n=1}^{2} \frac{\partial l_i}{\partial \alpha} \cdot F_i$
  其中，$F_i = k_b \cdot \delta l_i = k_b \cdot (l_i - l_0)$，$j_i = \frac{\partial l_i}{\partial \alpha}$，$l_1 = (r_1^2 + r_2^2 - 2r_1r_2 \cos(\alpha - \beta/2))^{1/2}$，$l_2