钩爪式柔性夹持器的仿生设计及附着性能研究

发布时间：2025-08-12 15:40

　　仿生软体攀爬机器人是当下机器人领域一个重要发展方向,在危险探测、侦察搜救、农业采摘等领域中具有极大的应用价值,而末端夹持器是攀爬机器人的关键部件。本文研制了一种用于仿生软体攀爬机器人的钩爪式仿生柔性末端夹持器,并且分析了其附着机理,最后,对其附着性能进行了实验验证。本文的设计灵感来源于尺蠖,通过分析尺蠖足部钩爪的夹持机理,设计并制备了一种仿尺蠖钩爪的柔性末端夹持器。首先,考虑附着的适应性、可靠性以及夹持参数对二者的影响,进行了第一代多驱动多爪夹持器的方案设计;然后,经过方案论证和结构优化,确定了第二代单驱动器三爪柔性末端夹持器的设计方案。两代夹持器均利用智能材料SMA(形状记忆合金)弹簧作为驱动装置,并采用欠驱动的设计方式实现被动的适应性附着。本文随后对第二代夹持器方案的整体模型及零部件设计、材料选型、制备过程和加工工艺进行了详细的阐述。最后,针对设计研制的钩爪式仿生柔性夹持器,建立了力学模型并进行可靠性分析,完成了夹持力、夹持适应性和夹持负载能力的实验,所得到的实验数据及结果验证了所研制的钩爪式仿生柔性夹持器的合理性及可靠性。实验结果表明,第一代多驱动多爪夹持器最大能产生9.1N的夹持...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２仿生壁虎机器人［９＿１１］??

仿昆虫的爪刺附着方式也被研宄者普遍用于攀爬机器人中。??从２００７年起，Ｍｉｃｈａｅｌ?Ｐ．?Ｍｕｒｐｈｙ等研宄者使用弹性吸附材料，先后研制了?Ｗａａｌｂｏｔ??和Ｗａａｌｂｏｔｌｌ机器人＿?（图１－１）。将弹性材料涂在机器人末端，机器人就能够在光滑??壁面上进行任意方向的移动和....

图１－１?Ｗａａｌｂｏｔ爬壁机器人和吸附模块［７＿８］??

仿昆虫的爪刺附着方式也被研宄者普遍用于攀爬机器人中。??从２００７年起，Ｍｉｃｈａｅｌ?Ｐ．?Ｍｕｒｐｈｙ等研宄者使用弹性吸附材料，先后研制了?Ｗａａｌｂｏｔ??和Ｗａａｌｂｏｔｌｌ机器人＿?（图１－１）。将弹性材料涂在机器人末端，机器人就能够在光滑??壁面上进行任意方向的移动和....

图１－３仿尺蠖软体攀爬机器人??．－ｒｍ－

并进行了真空吸附模块电磁吸附模块＿，双手爪末端夹持模块等［２ｓ－ｗ??一系列相关实验研宄，而且不断改进实验方案和实验环境，取得了很大的进展；同时，??微型气动软体攀爬机器人Ｍ也取得了一些成就（图１－４）。??ａ）吸盘式爬壁机器人和真空吸附模块ｂ）电磁吸附模块＿??３??

图１－４仿尺蠖攀爬机器人??

?ｄ）粘附足垫结构实物＿?ｅ）湿粘附材料＿??图１－５仿生粘附材料和结构??Ｆｉｇ．?１－５?Ｂｉｏｎｉｃ?ａｄｈｅｓｉｖｅ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ??总结：对于真空吸附、磁吸附、材料吸附以及刚性夹持器等，国内外很多研宄者??做了大量工作，取得了非常不错....

本文编号：4058753