克日，，，， ，我院林天麟教授团队在机械人领域顶级期刊IEEE Transactions on Robotics揭晓题为“DISG: Driving-Integrated Spherical Gear Enables Singularity-Free Full-Range Joint Motion”的论文。。。。。我院智能机械人中心博士研究生梁冠琪为论文第一作者，，，， ，中心主任林天麟教授为论文自力通讯作者。。。。。
论文提出了一种驱动集成球形齿轮（DISG，，，， ，Driving-Integrated Spherical Gear），，，， ，可以实现两个球形齿轮之间的全球面啮合和可驱，，，， ，形成灵巧的多自由度转动接触枢纽。。。。。通过对DISG的运动学举行深入剖析，，，， ，论文验证了基于DISG的灵巧枢纽具有优异的运动学特征，，，， ，包括无奇异和全规模事情空间。。。。。
论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10266738
期刊先容
IEEE Transactions on Robotics是IEEE开办的机械人领域顶级学术期刊，，，， ，代表了机械人领域最先进的重大希望，，，， ，内容涵盖理论、设计、实验研究、剖析、算法、集成及应用案例研究等多方眼前沿内容，，，， ，要求论文在理论和工程效果上同时推念头械人学的生长。。。。。
研究配景
近年来，，，， ，机械人领域对灵巧枢纽的兴趣日益增添，，，， ，特殊是球形齿轮引起了普遍关注。。。。。球形齿轮是古板平面齿轮的三维拓展，，，， ，它具有多个旋转自由度，，，， ，能够改变空间偏向，，，， ，在实现多自由度单枢纽方面具有重大的潜力和优势。。。。。然而，，，， ，迄今为止，，，， ，球形齿轮的研究主要集中在被动齿轮的齿设计上，，，， ，而现有的基于球形齿轮的传念头构在灵巧性和运动规模方面仍有待提升。。。。。本文先容了一种新型的驱动集成球形齿轮（DISG），，，， ，它能够实现两个球形齿轮之间的全球面啮合并提供可驱动功效，，，， ，从而实现了灵巧的多自由度转动接触枢纽。。。。。本文对DISG举行了运动学剖析，，，， ，并举行了一系列原型实验验证。。。。。效果批注，，，， ，DISG具有优异的运动学特征，，，， ，包括无奇异点和全规模的事情空间。。。。。与其他枢纽执行器相比，，，， ，DISG在灵巧性、运动规模、紧凑性和轻量化方面都体现出显著的优势。。。。。
研究内容
本文提出了一种可以在全球面啮合和可驱的球形齿轮结构，，，， ，由划分允许在经度偏向和纬度偏向上啮合的球形齿轮组合而成。。。。。提出的球形齿轮设计具有相同的基模数、基齿数以及相相互切的节球。。。。。关于经度偏向啮合的两个共轭球形齿轮副，，，， ，首先凭证基模数和基齿数确定平面齿轮的齿廓，，，， ，然后划分以齿峰和齿谷的轴线作为旋转投影轴线来旋转平面齿轮轮廓获得。。。。。关于纬度偏向啮合的共轭球形齿轮副，，，， ，它们都是由具有差别交轴角的曲锥齿轮组合而成。。。。。每个锥齿轮的节圆直径与其纬度相关。。。。。通过对这两组共轭球形齿轮副的正交组合，，，， ，可以获得在全球面啮合和驱动球形齿轮结构。。。。。
进一步地，，，， ，本文提出了一种实现全向内部驱动的机构，，，， ，与前述球形齿轮外貌团结形成了DISG，，，， ，从而实现了自动多自由度空间传动。。。。。全向内部驱动器包括一个自动驱动磁体和一个被动追随磁体，，，， ，它们之间跨球形齿轮建设磁性毗连。。。。。自动驱动磁体是一个全向小车，，，， ，其底部搭载永磁体。。。。。自动驱动磁体可通过直流电机控制两个自动轮，，，， ，以在切向平面内爆发速率。。。。。两个自动轮的耦合使得全向小车在球体内可以实现沿切向平面的任何偏向平移速率。。。。。被动追随磁铁是另一个永磁体，，，， ，能够在球壳内以低摩擦力自由滑动。。。。。由于磁力的作用，，，， ，被动追随磁体可以无邪地追随自动驱动磁体，，，， ，实现了两个球形齿轮之间的自由毗连。。。。。值得一提的是，，，， ，通过调解被动追随磁体的尺寸和强度，，，， ，还可以进一步增强DISG的强度和扭矩。。。。。
DISG由磁性机构跨两个啮合的球形齿轮组成。。。。。啮合齿形确保了球体之间的转动而不滑动，，，， ，这在两个球形齿轮之间实现了一个灵巧的转动接触枢纽驱动器。。。。；；；；；贒ISG的枢纽可以在任何构型下实现全向旋转，，，， ，其旋转中心会随着枢纽构型在球面上的转变而转变。。。。。通过运动学剖析和一系列原型机实验验证，，，， ，效果批注DISG具有无奇异和全规模事情空间的运动学特征。。。。。与其他枢纽执行器相比，，，， ，DISG在灵巧性、运动规模、紧凑性和轻量化方面都体现出显著的优势。。。。。
视频链接：https://www.bilibili.com/video/BV1CH4y1X7Yt/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click
研究结论
本文先容了一种驱动集成球形齿轮DISG，，，， ，它能够实现两个球形齿轮之间的全球面啮合和可驱，，，， ，从而实现多自由度的转动接触枢纽。。。。。理论和实验效果配合批注，，，， ，DISG在灵巧性、运动规模、紧凑性和轻量化方面都体现出显著的优势。。。。。未来，，，， ，研究团队妄想开展面向DISG的编码器研究，，，， ，并通过刷新质料和加工要领来增强制造工艺，，，， ，力争将DISG生长成一个集成的、高性能的灵巧枢纽。。。。。
作者简介
本文通讯作者林天麟，，，， ，香港中文大学（深圳）助理教授，，，， ，博士生导师，，，， ，广东省优异青年基金获得者，，，， ，IEEE高级会员，，，， ，担当机械人与智能制造国家地方团结工程实验室常务副主任、优德官网（优德官网）智能机械人中心主任。。。。。师从徐扬生院士，，，， ，划分于2006年和2010年在香港中文大学获得一等声誉学士学位和博士学位。。。。。研究偏向包括？？？？？榛等恕⒍嗷等讼低臣疤刂只等说取！！！！Ａ纸淌谥两裨赥-RO、TPAMI、TIP、TMECH、ICRA、IROS等着名期刊及聚会揭晓论文100余篇，，，， ，其中2023年以自力通讯作者身份在T-RO揭晓论文5篇；；；；；获TMECH年度最佳论文奖，，，， ，IROS机械人机构设计最佳论文奖；；；；；作为项目认真人，，，， ，主持国家自然科学基金委、国家科技部、广东省科技厅、深圳市科创委的多项科研项目；；；；；相关研究效果被路透社、探索频道、日本放送协会NHK、IEEE Spectrum等众多国际着名媒体报导。。。。。
本文其他作者梁冠琪，，，， ，香港中文大学（深圳）在读博士生，，，， ，研究偏向为？？？？？榛等恕！！！！Ｒ缘谝蛔髡呱矸荩，，， ，在T-RO、ICRA、IROS等期刊及聚会上揭晓论文，，，， ，获IROS机械人机构设计最佳论文奖；；；；；两次入选优德官网卓越博士生妄想。。。。。他是IJRR、T-RO、JFR等多个期刊及聚会的受邀审稿人。。。。。
本文通讯作者宗立军，，，， ，西北工业大学副教授，，，， ，原香港中文大学（深圳）博士后，，，， ，从事航空宇航智能机械人研究。。。。。以第一作者身份在T-RO、TAES等SCI期刊上揭晓论文10余篇，，，， ，授权发明专利8项，，，， ，出书学术专著1部；；；；；入选中国科协青年人才托举工程（2023）。。。。。
团队先容
优德官网智能机械人中心由林天麟教授向导，，，， ，旨在研究多机械人系统自由组成种种形态以解决不可预知问题的要害手艺，，，， ，通过简朴智能体的集群实现重大的智能群体行为，，，， ，让机械人系统拥有可复用、自由构型、可拓展、故障自修复等通用特征，，，， ，为机械人设计领域创立出一种全新切实可行的实现形态。。。。。
团队恒久从事机械人和人工智能研究，，，， ，开发了十余种机械人和智能系统；；；；；肩负来自国家自然科学基金委、国家科技部、广东省科技厅、深圳市科创委等多项主要研究项目；；；；；科研效果揭晓于T-RO、TPAMI、TIP、TMECH、ICRA、IROS等机械人与人工智能领域的国际期刊和聚会上，，，， ，其中2023年在T-RO揭晓论文5篇。。。。。关于FreeBOT的研究效果获2020年IROS机械人机构与设计最佳论文奖，，，， ，IEEE Spectrum、日本放送协会NHK和Engadget 等多家国际着名媒体对其举行了普遍报道。。。。。
相识团队更多论文和视频信息：
团队主页：https://freeformrobotics.org
团队B站：https://space.bilibili.com/691821613
