机器人俯仰关节能耗特性分析

来源：机器人杂志2022年第4期北京时间：

作者：陶广宏, 耿世雄, 姜春英, 叶长龙

摘要：以降低架空线移动机器人能耗为目标，从结构设计角度出发提出一种基于平行四边形机构的机器人俯仰关节，由单电机配合柔索驱动。首先，在考虑摩擦因素的情况下进行了关节受力及能耗分析，分别给出本文关节与传统俯仰关节的能耗计算方法。再分别就多单元串联式机器人俯仰运动、以及架空线移动机器人越障运动的能耗特性，进行了本文关节和传统俯仰关节之间的对比。仿真分析得出基于所提关节的机器人完成特定架空线越障动作可节能39.4%。通过自行搭建的关节样机进行了实验，不同负载位置下的关节驱动电流均值之间的差小于0.7 mA。结果表明，摩擦能耗对关节驱动总能耗的影响微小，关节驱动负载做俯仰动作的运动能耗仅与关节本体及负载等效作用于关节本体的重力相关。所设计关节具有低能耗特性，且负载至关节本体的距离越远，相对于传统俯仰关节的低能耗效果越明显。

关键词：俯仰关节, 低能耗, 平行四边形机构, 架空线移动, 电力线路巡检机器人, 柔索驱动, 越障运动