自動(dòng)化桁架機(jī)械手的結(jié)構(gòu)包括桁架和布置在桁架上的操縱器。在各支承部上配置有用于安裝機(jī)械手的梁。機(jī)械手是兩自由度機(jī)械手；該機(jī)械手包括布置在橫梁上的水平運(yùn)動(dòng)子組件和垂直布置在水平運(yùn)動(dòng)子組件上的垂直運(yùn)動(dòng)子組件。在垂直運(yùn)動(dòng)組件的底部裝有三爪鉗。水平運(yùn)動(dòng)子組件和垂直運(yùn)動(dòng)子組件分別包括齒輪和用于驅(qū)動(dòng)的齒條，齒輪和齒條是嚙合的斜齒。本發(fā)明公開的桁架機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，成本低廉，齒輪和齒條通過斜齒的嚙合來驅(qū)動(dòng)。因此，增加了機(jī)械工作負(fù)荷，并且還提高了操作穩(wěn)定性。

在“桁架”上所做的工作，“桁架”是高縱橫比和可變幾何形狀的桁架結(jié)構(gòu)，適合用作機(jī)械臂。比較了四種可能的桁架拓?fù)?，并且在很大程度上基于?jiǎn)化的鉸鏈設(shè)計(jì)，顯示了“標(biāo)準(zhǔn)”八面體拓?fù)涫莾?yōu)越的。

該自動(dòng)化桁架機(jī)械手由兩個(gè)并行機(jī)械手組成，這兩個(gè)機(jī)械手是可變幾何桁架（VGT）模塊。實(shí)際上，每個(gè)具有3自由度（DOF）的VGT模塊都是一個(gè)平面平行操縱器，并且這些VGT模塊的工作平面布置為彼此正交。此外，該操縱器還包含一個(gè)扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件，該部件連接到第二個(gè)VGT模塊的頂部，以提供末端執(zhí)行器缺少的方向。這三個(gè)模塊完全構(gòu)成了7自由度混合（并行-并行）冗余空間操縱器。得出了該機(jī)械手的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，然后根據(jù)這些方程，在避免關(guān)節(jié)極限的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化來求解逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)。動(dòng)力學(xué)方程是用虛擬功法形成的。為了測(cè)試所提出的冗余機(jī)械手和控制器的性能，使用計(jì)算出的力控制方法和切換控制方法遵循兩個(gè)不同的期望軌跡。

為了使自動(dòng)化桁架機(jī)械手能夠與人類協(xié)同工作并在高度工程化的環(huán)境之外發(fā)揮作用，它們必須對(duì)人類安全，堅(jiān)固，可適應(yīng)各種情況，并且能夠穿越各種類型的地形。這些屬性不僅需要自適應(yīng)的控制算法以及豐富的感官信息的收集和處理，而且還需要新形式的可重新配置的，適應(yīng)性強(qiáng)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)本質(zhì)上可能是軟的。

為了使機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中有用，它們必須在人類周圍安全，適應(yīng)環(huán)境并以不受束縛的方式運(yùn)行。軟機(jī)器人可能滿足這些要求。但是，現(xiàn)有的軟機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)受其按比例縮放到人的大小并在沒有系繩從外部源傳輸動(dòng)力或壓縮空氣的情況下以這些比例進(jìn)行操作的能力所限制。在這里，我們報(bào)告了一個(gè)由薄壁可充氣管組成的，不受束縛的，充氣的機(jī)器人桁架，該桁架能夠通過不斷重新定位其關(guān)節(jié)來改變形狀，而其總邊緣長度保持不變。具體來說，一組相同的輥?zhàn)幽K各自擠壓管子以創(chuàng)建有效的接頭，該接頭將兩個(gè)邊緣分開，并且可以將模塊連接起來以形成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。沿管驅(qū)動(dòng)滾子模塊會(huì)改變整體形狀，延長一個(gè)邊緣并縮短另一個(gè)邊緣，而總邊緣長度和因此的流體量保持恒定。這種等距行為使機(jī)器人可以在不壓縮空氣或不需要系繩的情況下進(jìn)行操作。