基于磁流变技术的五自由度机械臂搭建及关键技术研究

来源：机床与液压杂志2025年第11期北京时间：

作者：叶美桃，范英

单位：山西工程科技职业大学汽车工程学院；太原科技大学车辆与交通工程学院

摘要：基于磁流变技术在机器人技术领域的优异性能，设计一款融合磁流变离合器(MRC)的五自由度机械臂。该机械臂采用一种创新的组合式传动模式，通过单个无刷直流电机及MRC配合使用便能完成系统所有关节独立、同步驱动，在减少系统复杂性和成本同时实现了机械臂系统的高效动力传输。对机械臂系统的运动学理论进行分析，建立输入输出速度和扭矩的耦合模型，并提出通过限制电机输出动能的方式来实现人机安全交互的控制策略；随后详述系统设计过程中的3种初始方案并对各方案优缺点展开分析；然后依据最优方案搭建机械臂系统并进行系统工作空间分析，证明其比人类手臂具有更大的操作范围和关节角度。最后进行了理论模型模拟实验与实际角速度测试实验。通过模拟实验分析了关节1、2、3的MRC输入角速度变化情况以及制约条件，且与后续开展的实际测试结果几乎完全吻合，进一步验证了基于磁流变技术的机械臂系统的可行性。

关键词：磁流变技术;五自由度机械臂;传动模式

基金资助：山西省基础研究计划（自由探索类）2022年度青年项目课题（202203021222327）