仿腕关节机器人

   受人类手臂启发的机械手在制造业、物流和仓储、农业等领域发挥着关键作用，将工人从简单重复的任务中解放出来。同时，作为机械手的重要组成部分，关节直接决定了机械手的灵活性、机动性和刚度。然而，刚性连杆方式机械手只能通过离散关节实现弯曲运动，这严重限制了其在受限操作空间内的灵活性和机动性。飞机舱内装配、核电设备维护和太空舱外作业等领域对机械臂的灵活性提出了更高的要求。

研究挑战

• 绳驱动刚性关节是提高机械手灵活性的绝佳选择，但其前端关节的驱动绳会穿过后端关节，在驱动前端关节移动时，不可避免地会影响后端关节的状态，导致定位精度降低

• 软体关节理论上具有无限的自由度，但软性材料引起的低刚度和复杂的驱动非线性问题仍有待解决，限制了其在受限空间中的应用

研究成果

   针对上述问题，课题组设计了一种新颖的仿腕关节，基于反平行四边形原理，利用单关节同时满足俯仰和偏转两个自由的运动需求。针对仿腕关节的运动学建模、轨迹规划等问题开展了深入研究，并将其应用在机械臂和机械抓手等操作平台。此外，通过自主搭建的仿腕关节实验平台，验证了系统的灵活性和适用性。相关成果发表在国际权威期刊Journal of Field Robotics，获得CFIMA最佳论文奖。

实验视频