摘要: 随着机器人应用领域和工作环境的复杂化，对机器人的环境适应性和操控柔顺性提出了更高的要求，连续体机器人应运而生出。连续体机器人具有较高的柔顺性及安全性等优点，但同时也存在结构刚度不足及控制精度的不高等问题。为此，设计了一种十字交叉卯... 展开 随着机器人应用领域和工作环境的复杂化，对机器人的环境适应性和操控柔顺性提出了更高的要求，连续体机器人应运而生出。连续体机器人具有较高的柔顺性及安全性等优点，但同时也存在结构刚度不足及控制精度的不高等问题。为此，设计了一种十字交叉卯榫连接的柔性检测机器人，并围绕机器人的运动学模型与控制方法等方面开展研究，以实现对机器人末端的精准控制。完成的主要工作如下: （1）针对传统连续体机器人存在的刚度不足、建模复杂及控制精度低等问题，结合机器人的任务需求，分别从能动性、可操纵性及精度等方面对柔性检测机器人的弯曲关节与驱动形式进行设计。利用有限元软件对传统典型结构与设计的卯榫连接型弯曲单元进行仿真分析，验证所设计结构的优点。 （2）基于几何分析法对柔性检测机器人弯曲关节进行运动学建模，通过D-H法推导其正运动学模型，建立机器人末端与关节变量及驱动绳长之间的映射关系，并利用MATLAB软件分别对弯曲关节的工作空间及运动过程中的驱动绳长变化量进行仿真分析。 （3）针对柔性检测机器人的柔顺控制问题，提出了一种双级控制策略，分别通过上位机和遥控手柄两种方式进行控制，并研究了一种基于Joystick遥控手柄的主从增量映射控制方法，以实现对柔性检测机器人的遥操作。 （4）完成了柔性检测机器人的总体布局和设计，对柔性检测机器人的系统结构进行组装和集成，搭建了柔性检测机器人的实验样机，分别对机器人的弯曲单元进行运动控制实验，以验证所提机器人结构的可行性与所建模型的正确性。同时通过机器人末端负载控制实验，对其结构刚度性能和负载能力进行验证。设计了双级控制实验及模拟进入狭小空间的检测实验，以此来证明所提控制策略的有效性和主从映射的可行性。 实验验证了柔性机器人系统的可操作性和实用性，为下一步机器人系统样机的改进和研究奠定基础，对柔性机器人的研究具有一定的实际意义。 收起