
【机】 rope drive
cord; rigging; rope; tug
【机】 cord; rope
drive
【计】 D-drive
【化】 drive; driving (motion)
绳索驱动(Cable-Driven Mechanism)是一种通过柔性绳索传递动力或控制机械运动的工程技术,其核心原理是将电机、液压系统等动力源的输出转化为绳索的线性牵引力,进而驱动目标部件完成预定动作。该术语在汉英词典中常译为 "cable-driven" 或 "cable-actuated system"。
在工程实践中,绳索驱动系统包含三个关键组件:①高强度合成纤维或金属材质的绳索(如超高分子量聚乙烯或钢缆);②精准的张力调节装置(例如滑轮组或绞盘机构);③闭环反馈控制系统(常用编码器与力传感器实现动态校准)。其运动学方程可表示为: $$ T = J(theta)ddot{theta} + C(theta,dot{theta})dot{theta} + G(theta) $$ 其中$T$为绳索张力矩阵,$J$为惯性矩阵,$C$为科里奥利力矩阵,$G$为重力补偿项。
该技术被广泛应用于仿生机器人关节控制(如波士顿动力Atlas机器人的踝关节驱动)、医疗康复设备(外骨骼助行器的膝关节辅助系统)以及航空航天领域(卫星太阳能帆板展开机构)。相较于传统刚性传动系统,绳索驱动具有质量轻(减重达40%)、惯性低(响应速度提升25-30%)和自由度冗余等优势,但也存在非线性摩擦补偿、绳索蠕变等需要攻克的技术难点。
权威研究显示,清华大学精密仪器系团队在《机械工程学报》发表的《多绳索并联驱动机构精度补偿方法》中,通过引入深度学习算法将定位误差控制在±0.05mm以内。美国机械工程师协会(ASME)的年度报告则指出,碳纤维绳索的应用使该类系统使用寿命突破10万次循环。
“绳索驱动”是一种利用柔性绳索作为传动介质的机械驱动方式,通过拉力传递动力或运动。以下是其核心要点:
绳索驱动以绳索代替传统刚性传动部件(如齿轮、链条),通过张紧的绳索将动力从驱动端传递到执行端。这种技术常见于机器人、机械臂、自行车等领域,例如:
领域 | 典型应用 | 特点 |
---|---|---|
工业机器人 | 机械臂关节驱动 | 高精度、多自由度 |
服务机器人 | 人机协作机械手 | 安全缓冲 |
交通工具 | 自行车传动系统 | 易维护、静音 |
“绳索”在汉语中本指粗绳,作为驱动介质时,其柔韧性和抗拉性成为关键特性。需注意,实际设计中需解决绳索弹性变形、磨损等问题,例如通过双丝杆结构增强传动精度。
(注:更多技术细节可参考、2、3的专利文献,或的产品设计案例。)
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