一种新型SEA结构设计及弹性单元优化研究

简介

为了满足康复机器人肘关节运动要求,采用一种应用于串联弹性执行器(Series Elastic Actuator,SEA)的双节点对称螺旋波纹结构弹性单元,将储能比作为优化标准,在相同质量前提下能达到最大储能比,可以更好地吸收机械手臂的振动、保证患者的安全。首先,对SEA进行三维建模;其次,利用有限元软件对转矩弹簧进行仿真分析,得到该弹性单元的安全系数为2.37;最后,加工出实物。实验表明,该弹性单元储能比可达9.63 J/kg,实测刚度kr=264.04 Nm/rad,与模拟刚度的误差为6.86%,且弹性单元的扭转角与转矩呈线性关系,可用于机械手臂柔性连接,为进一步优化机器人打下基础,同时也为解决此类问题提供了一种技术验证手段。