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河南青岛镀锌电缆支架

author:圣创建材

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time:2020-08-06 11:32:05

本文由圣创建材提供,重点介绍了青岛镀锌电缆支架相关内容。圣创建材专业提供任丘不锈钢电缆支架,任丘镀锌电缆支架,任丘浸塑电缆支架等多项产品服务。公司产品内容市场占有率逐年提升,深受赞扬,虏获了一大批忠实客户。

青岛镀锌电缆支架标题:Cable-Driven 4-DOFUpper Limb Rehabilitation Robot

作者:Ke Shi, Aiguo Song*, Ye Li, Dapeng Chen, Huijun Li

来源:机器人领域顶级会议-The 2019 IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2019)

编译:王京龙,许帅,张雨菡,刘博艺,云机器人组青岛镀锌电缆支架

Abstract—This paper developed a 4-degree-of-freedom cable-driven upper limb rehabilitation robot and proposed acontrol algorithm of the passive training for this robot. Comparing with theconventional cable-driven rehabilitation robot, the workspace of this robot isincreased by optimizing the distribution of the cable attachment points and byimproving the mechanical design. The rotation structure of the upper arm modulecan change the distribution of the attachment points as needed, by which thecable tension planner can be satisfied in almost all cases. At the meantime,the internal/external rotation of shoulder joint can be achieved without thechange of the cables configuration, which is also important for increasing theworkspace and comfortability of utilization. The activities of daily living(ADLs) training can be achieved well without any manual adjustment. The relatedcontroller for passive training is designed, which includes a higher controllerfor trajectory tracking and a lower controller for keeping cable tension as theoutput of the tension planner in real-time. The passive training experimentsare conducted on five healthy subjects of different body size. The resultsdemonstrated that the passive training can be achieved well on differentsubjects and the cable tension controller is also working effectively.01 摘要本文开发了一种4度自由线驱动的上肢康复机器人,并提出了该机器人被动训练的控制算法。与传统的电缆驱动修复机器人相比,通过优化电缆连接点的分布和改进机械设计,增加了该机器人的工作空间。上臂模块的旋转结构可以根据需要改变连接点的分布,通过这种结构,电缆张力规划器几乎可以在所有情况下得到满足。同时,无需更换电缆配置即可实现肩关节的内/外部旋转,这对提高工作空间和利用率的舒适性也很重要。日常生活(ADSL)培训的活动可以在没有任何人工调整的情况下很好地实现。设计了用于被动训练的相关控制器,其中包括用于轨迹跟踪的较高控制器和用于保持电缆张力作为张力规划器实时输出的下部控制器。被动训练实验对五个不同体型的健康受试者进行。结果表明,对不同学科的被动训练效果良好,电缆张力控制器也有效工作。

02 核心内容图1典型电缆驱动球形:接头结构:(a)总视图;(b)俯视图;S0是肩关节的中心;U0是上臂的中心模块;Si(I=1、2、3和4)是肩部模块;Ui(in=1、2、3和4)是电缆附件上臂模块的点。The schematic shown in Fig.1 is a typical cable-driven spherical joint structure,which is utilized widely in rehabilitation exoskeleton robot for the shoulderor wrist. During the rotation following the direction of arrow, ignoring themovement of other two DOFs, θ increases and the tension must increase togenerate enough moment as needed. When θ is 90°, it is the singularity of therotation movement. And θ cannot be too small, because the cables must avoidcollision with the other cables or the limb. These causes that it is difficultfor the rotation angle to satisfy the requirement of ADLs training. Inaddition, the rotationchanges the configuration of cables, which affectsthe force and movement in the other two DOFs.

图1所示为典型的索驱动球形关节结构,广泛应用于肩、腕关节康复外骨骼机器人中。在沿着箭头方向旋转的过程中,忽略其他两个自由度的移动,θ增加,张力必须增加,以产生足够的力矩需要。当θ是90度,这是旋转运动的奇异性。θ不能太小,因为缆绳必须避免与其他缆绳或支腿碰撞。这些原因导致旋转角度难以满足ADLs训练的要求。此外,旋转会改变缆绳的结构,从而影响其他两个DOL中的力和运动。

图2:(a)用户佩戴的机器人原型;(b)这个机器人的三维模型;(c)部件的三维模型戴在手臂上;(d)驾驶室的整体视图。如图2所示,有三维模型和四自由度上肢康复训练原型机器人。该机器人系统包括一个驱动箱、一个基架、一个肩托,上臂模块和前臂模块。肩部支架固定在框架上,框架放在地上。肩部支架由带波顿拉线固定装置的铝合金表面,以及电缆可以穿过的孔。这个肩部支架通过四个电缆。考虑附着点对如上所述的工作空间肩部支架和上臂模块电缆附件对点进行优化。这个机器人有一些特殊的设计机械结构。如图2(c)所示,上臂模块由尼龙材料通过3D打印而成。它是分开的分成两部分:内圈和外圈。有四根电缆外圈和肩部支架上的连接点,肩部支架。连接时,内环可以旋转相对于外圈。接触面上有凹槽安装小钢球,安装在其中润滑以减少摩擦。外面的电缆槽内环表面用于缠绕和固定电缆,该电缆的两端与波顿拉线穿过外圈的孔,从而控制内圈的旋转。之间的旋转内外环由一个电机驱动。

图3工作空间的优化过程。图4优化的工作空间,其中蓝色点是不可行,红点是可行的:(a)随着旋转结构;(b)没有旋转结构。图5控制系统框图。03 主要试验情况图6一次试验中的实际轨迹和期望轨迹受试者实验的完整动作S1:P1是肘关节的屈曲运动;P2是内部肩关节旋转运动;P3为等待周期。在图6中,如绿色曲线所示,它是旋转结构。在屈肘运动中,标记为P1,从旋转方向的力矩开始由手臂产生的重量不能与电缆附着点分布,旋转结构旋转以符合电缆张力规划器。在内部肩关节旋转,标记P2,旋转结构反转以帮助手臂旋转。有可能完成手臂的旋转不改变电缆连接点。

图7电缆张力的实际张力(红色)一次完整移动期间的参考(蓝色)实验对象S1。图8实际值和期望值之间的均方误差被动训练时的关节角度。青岛镀锌电缆支架