基于主从力反馈的同构主手设计与研究

在变电站场景中,巡检机器人已经逐步取代人工巡检作业。但现有机器人存在遥操作效率低、无法很好地实现拟人化操作等问题,难以完成变电站巡检作业中急停、拉闸等接触性操作任务,亟需研发对变电站巡检具有高适应性的协同作业机器人。针对变电站巡检处置应用需求,开展了基于主从力反馈的巡检机器人遥操作技术研究,设计了一款串联型同构主手,结构上主从映射关系直接,控制上力反馈双向控制完整,实现了六自由度机械臂主从力反馈,便于进行精细化操作。开展主从力反馈技术研究,通过构建和简化动力学模型实现负载、摩擦力补偿,采用力直接反馈型双向控制策略。完成样机研制并进行了功能验证和精度测试实验,结果表明主手能够较好地完成巡检操作基本任务,力反馈误差小于7%,机械臂末端跟踪精度优于2 mm,验证了机械结构及控制系统的有效性。