The invention provides a space bionic flexible manipulator driving system for track cleaning, which communicates with MCU lower computer through PC upper computer to simulate space on-orbit service flexible arm communication, uses MOS transistor to control circuit switch, uses level conversion and SMA driving circuit to drive flexible arm current in a set time, and designs bionic flexible manipulator through design. The driving circuit of the manipulator realizes the contraction and stretching of SMA, completes the motion control and flexible operation of the flexible manipulator, and provides reliable theoretical basis and technical support for the application of the flexible manipulator structure mechanism and its flexible manipulation in space on-orbit service and maintenance. The SMA driving circuit is stabilized by using DC regulated power supply. In order to solve the problem that traditional space joint manipulator and truss snake arm can not meet the requirement of fine flexible manipulation of non-cooperative targets in restricted areas and under external shocks.
【技术实现步骤摘要】
面向轨道清理的空间仿生柔性操控臂驱动系统和方法
本专利技术涉及柔性机械臂驱动领域,具体地,涉及一种面向轨道清理的空间仿生柔性操控臂驱动系统和方法。
技术介绍
柔性臂机器人由于其高自由度、低耗、质轻等特点,在机器人应用领域占有重要地位,柔性机械臂是柔性机器人中能够自身弯曲抓取物体的连续型仿生机器人,通常仿生灵感来源于蛇类、章鱼以及象鼻或动物触须等结构,在医疗、探测、救援等领域有着很广泛的应用价值。国际上对于柔性臂机器人的大量研究始于20世纪80年代,1983年的NASA报告当中首次提出应当建立一种可以在空间中自由运动的柔性臂机器人,以适应在轨维修、空间清理以及物资补给等需求。基于上述概念,NASA给出一个名为TelepresenceServicerUnit的概念设计。目前关于柔性机器人的大部分研究还处于理论和实验阶段,只有少数的柔性臂机器人可以应用到实际生活当中。柔性机器人作为一种新型的仿生机器人,有着广阔的研究价值和应用前景,受到越来越多的研究者们的重视,而其中的柔性驱动器的设计开发成为了柔性机器人在各类环境下运动及工作的关键,同样受到了广泛的关注。作为仿生机器人,柔性机器人是模仿大自然中动物的肌肉或骨骼结构来建立其驱动结构。根据驱动的原理不同,驱动器的驱动方式可以分为物理驱动和化学驱动。柔性机器人的物理驱动也称为机械驱动,其物理过程中的能量转化的特点与传统物理驱动方式类似。柔性机器人的物理驱动器主要包括:启动驱动器、电活性聚合物(EAP)或者形状记忆合金(SMA)丝、弹簧等。柔性机器人的化学驱动驱使机器人运动的方法是利用其化学反应而将化学能转化为机械能从 ...
【技术保护点】
1.一种面向轨道清理的空间仿生柔性操控臂驱动系统,其特征在于,包括:通信控制模块:通过PC上位机与MCU下位机进行通信控制,模拟空间在轨服务的柔性臂通信;电流驱动模块:采用MOS管进行电路开关控制,通过电平转换和SMA驱动电路,以设定时间内对柔性臂进行电流驱动;电源模块:使用直流稳压电源供电,使SMA驱动电路稳定。
【技术特征摘要】
1.一种面向轨道清理的空间仿生柔性操控臂驱动系统,其特征在于,包括:通信控制模块:通过PC上位机与MCU下位机进行通信控制,模拟空间在轨服务的柔性臂通信;电流驱动模块:采用MOS管进行电路开关控制,通过电平转换和SMA驱动电路,以设定时间内对柔性臂进行电流驱动;电源模块:使用直流稳压电源供电,使SMA驱动电路稳定。2.根据权利要求1所述的面向轨道清理的空间仿生柔性操控臂驱动系统,其特征在于,所述通信控制模块包括PC上位机、MCU下位机,所述通信控制采用串口通信;PC上位机通过串口通信将控制信号传输给MCU下位机,MCU下位机接收控制信号后,将控制信号发送至电流驱动模块进行电平转换。3.根据权利要求2所述的面向轨道清理的空间仿生柔性操控臂驱动系统,其特征在于,所述电流驱动模块包括电平转换模块、SMA驱动模块;电平转换模块接收控制信号,通过电平转换将控制信号转变为高电平信号,所述高电平信号送达至MOS管,使得MOS管导通;MOS管导通使得SMA驱动模块中SMA驱动电路构成回路,PC上位机控制通电时间和通电的SMA驱动电路,对柔性臂进行姿态控制。4.根据权利要求1所述的面向轨道清理的空间仿生柔性操控臂驱动系统,其特征在于,所述PC上位机调用通信代码,匹配对应的串口通信接口,发送控制信号至MCU下位机;所述MCU下位机循环等待上位机发送的控制信息,接收控制信息后,则采用缓存区对控制信息进行解析,得到控制编号,通过控制编号控制对应的SMA驱动电路。5.根据权利要求3所述的面向轨道清理的空间仿生柔性操控臂驱动系统,其特征在于,所述通电时间设置为一次请求接收控制信息的时间,通电时间周期为10s。...
【专利技术属性】
技术研发人员:敬忠良,贾鹤,潘汉,乔凌峰,陈务军,杨天洋,刘物己,杨永胜,
申请(专利权)人:上海交通大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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