二自由度串联柔性关节机器人实验装置

该装置面向高校机器人工程、自动化专业的教学实验场景搭建，同时可作为机器人控制算法验证的硬件在环仿真载体，适配ROS、Gazebo等主流机器人开发环境，能为关节控制算法、运动规划算法、柔性振动抑制算法的迭代提供实体测试平台，也可用于多自由度串联机构的运动学、动力学特性研究。整体采用平板式安装基座，基座为带安装孔的方形金属平板，可直接固定在实验台架上，安装边界预留足够的操作空间，避免关节运动过程中与周边实验设备发生干涉，两个串联布置的关节模组通过横梁连接，关节处集成了模拟柔性特性的弹性组件，可复现真实柔性关节机器人在运动过程中的弹性形变、振动耦合特性。设计过程中对关节传动链路做了简化处理，核心运动部件的尺寸参考实际组装类教学机器人的实体测量值确定，部分非核心辅助部件做了适度省略，既保证了核心运动特性的还原度，也降低了模型的复杂度，方便后续做二次开发与参数调整。模型拆分了独立的部件文件与装配链接文件，部件文件对应机器人的各个独立组成单元，可单独导出用于零件加工、3D打印制作实体样机，链接文件则完成了整体装配约束的配置，导入仿真环境后可直接设置关节运动参数，无需重复做装配约束调整。关节末端预留了执行器安装接口，可根据实验需求加装夹爪、吸盘等不同末端执行器，拓展搬运、轨迹跟踪、力控实验等不同实验项目，关节处的导向杆与弹簧组件可通过更换不同刚度的弹簧，调整关节的柔性参数，模拟不同负载、不同刚度条件下的关节响应特性。横梁部分采用框架式结构，在保证结构刚度的同时降低了整体运动惯量，减少运动过程中的惯性冲击对控制精度的影响，基座的安装孔位采用标准化间距设计，可适配多数高校实验室的通用实验台架安装要求，无需额外制作过渡安装板。