王炜

摘要：串联弹性执行器存在着齿轮减速器的游隙，工作范围有限等问题。基于此，本文提出将行星齿轮结构应用于串联弹性执行器中，该结构可以最大程度地减少弹性执行器运动中的反冲力。通过对本文设计的基于行星齿轮传动的串联弹性执行器动态力学模型进行分析，验证了该机构的有效性。

关键词：串联弹性执行器;行星齿轮;动态力学模型;力跟踪性能

中图分类号：TH132.425                                 文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）05-0074-02

0  引言

在機器人领域中，机器人一开始的任务仅是提高生产效率，随着机器人技术不断发展[1]，对机器人上的执行器的要求也越来越高，因此，各种类型的执行器被开发出来。其中，串联弹性执行器（SEA）是应用最广泛的弹性执行器之一[2]。SEA的概念由Pratt于1995年首次提出，它在电动机与负载之间建立串联弹性的关系[3]，通过使用两个不同位置的传感器来测量弹性组件的变形，可以实现对力的控制且不使用任何力传感器。

为了获得效率更高，性能更好的执行器，许多研究人员在弹性执行器的基础上提出了各种不同的机构。不同类别的弹性执行器已在世界范围内得到广泛开发。表1总结了一些具有代表性的串联弹性执行器（SEA）机制，包括德克萨斯大学系列弹性执行器（UT-SEA），基于Bowden-Cable的系列弹性执行器和Valkyrie系列弹性执行器[4]。

以上的串联弹性执行器（SEA）在减速箱齿轮组结构的紧凑性方面存在着不足，因此，本文提出了一种用行星齿轮代替标准齿轮组的弹簧执行器传动结构的设计，与其他齿轮机构相比，行星齿轮结构紧凑，反冲力小，具有较低的齿隙特性[5]。……