罗天洪等：螺旋桨清洗机器人超灵巧机械臂设计 ·931· 机器人 数据采集模块 测试 气训试线 图18 Compugauge平台示意图 图19 Compugauge软件处理记录 Fig.18 Schematic of Compugauge platform Fig.19 Compugauge software for processing and recording 路径.主要包含有测试硬件部分和软件后处理部分 对应关系，将其进一步转化为时间与弯曲角度的关系， 本文主要采集超灵巧机械臂的空间圆弧轨迹并与理论 并与ADMAS仿真模型进行比较分析.如图20(a)所 值进行比较.通过图18所示的硬件部分进行数据采 示3.5s仿真时间35°内的最大角度误差为1.4°：而在 集之后在如图19所示的Compugauge后处理软件中对 加压2MPa状态下的3.5s实验时间35°内的最大误差 机械臂空间位姿进行记录. 为2.3°：加压至5MPa时的3.5s实验时间35°内的最 通过多次测量散点坐标得驱动量与弯曲角度日的 大误差为2.8° 40r 40r (a (b 35 一ADMAS仿真 35 一ADMAS仿真 …空载实脸 -…2MPa加压实验 30 30 25 25 20 20 10 10 s 40 (e) 35 一ADMAS仿真 30 --5MPa加压实验 25 20 15 10 0 2 3 4 s 图20弯曲角度验证.(a)空载：(b)加压2MPa:(c)加压5MPa Fig.20 Bending angle verification:(a)no-load;(b)pressure 2 MPa;(c)pressure 5 MPa 台进行单关节圆弧轨迹实验验证，并验证其在加压状 5结论 态时的工作稳定性 (1)运用仿生学原理设计了新型仿章鱼刚柔耦合 (3)机器人仍然存在一些问题，如加压喷水时误 机械臂的外形及结构模型.运用几何分析法构建了其 差变大.压强过高时有漏水现象的产生.以上问题可 单关节运动学模型，并根据单关节运动学映射推导多 能与加工精度、材料强度、装配精度有关，需要进一步 关节运动学映射模型. 改进. (2)采用ADAMS刚柔耦合运动学建模，对相关零 件进行替代简化后建立其运动学模型并验证单关节运 参考文献 动学模型的正确性.进行样机加工，在Compugauge平 [1]Xu Y R,Xiao K.Technology development of autonomous ocean罗天洪等: 螺旋桨清洗机器人超灵巧机械臂设计 图 18 Compugauge 平台示意图 Fig. 18 Schematic of Compugauge platform 路径. 主要包含有测试硬件部分和软件后处理部分. 本文主要采集超灵巧机械臂的空间圆弧轨迹并与理论 值进行比较. 通过图 18 所示的硬件部分进行数据采 集之后在如图 19 所示的 Compugauge 后处理软件中对 机械臂空间位姿进行记录. 通过多次测量散点坐标得驱动量与弯曲角度 兹 的 图 19 Compugauge 软件处理记录 Fig. 19 Compugauge software for processing and recording 对应关系,将其进一步转化为时间与弯曲角度的关系, 并与 ADMAS 仿真模型进行比较分析. 如图 20( a) 所 示 3郾 5 s 仿真时间 35毅内的最大角度误差为 1郾 4毅;而在 加压 2 MPa 状态下的 3郾 5 s 实验时间 35毅内的最大误差 为 2郾 3毅;加压至 5 MPa 时的 3郾 5 s 实验时间 35毅内的最 大误差为 2郾 8毅. 图 20 弯曲角度验证 郾 (a)空载; (b) 加压 2 MPa; (c) 加压 5 MPa Fig. 20 Bending angle verification: (a) no鄄load; (b) pressure 2 MPa; (c) pressure 5 MPa 5 结论 (1)运用仿生学原理设计了新型仿章鱼刚柔耦合 机械臂的外形及结构模型. 运用几何分析法构建了其 单关节运动学模型,并根据单关节运动学映射推导多 关节运动学映射模型. (2)采用 ADAMS 刚柔耦合运动学建模,对相关零 件进行替代简化后建立其运动学模型并验证单关节运 动学模型的正确性. 进行样机加工,在 Compugauge 平 台进行单关节圆弧轨迹实验验证,并验证其在加压状 态时的工作稳定性. (3)机器人仍然存在一些问题,如加压喷水时误 差变大. 压强过高时有漏水现象的产生. 以上问题可 能与加工精度、材料强度、装配精度有关,需要进一步 改进. 参 考 文 献 [1] Xu Y R, Xiao K. Technology development of autonomous ocean ·931·