软体机械手的设计与实验研究

发布时间：2020-03-22 06:42

【摘要】：随着现代科技的发展,机器人越来越多地应用于物流仓库中自动分拣物品。而机械手作为与抓持对象直接接触的执行装置,对工作效率有着至关重要的影响。传统的机械手缺乏灵活性和复杂环境适应性,且人机交互性差,难以适应新的生产需求。因此,本文设计了一种新型的气动软体机械手,其结构柔软度高,且具备连续变形的能力,可以在狭窄且杂乱的环境中,进行稳定的抓取。具体的研究内容如下:设计了一种新型的气动软体机械手。其采用了具有创新型结构的带有气腔的驱动节和起到定位作用的实心节的组合,内部腔室设计为六边形,通过对底部添加具有约束作用的应变限制层,产生差别应变,使得软体机械手可以实现双向弯曲,扩大了抓取范围。分析了影响软体机械手弯曲半径的设计因子的显著性。建立了单个软体机械手手指的有限元模型,并通过二阶超弹性材料的Yeoh模型描述其非线性特性。分析了壁厚S1、手指宽度W和两外壁之间距离d这三个显著设计因子对软体机械手弯曲性能影响的程度。提出了一个可以描述软体机械手输入气压和弯曲角度之间关系的数学模型。该模型融合了软体机械手的运动学和动力学。以分段常曲率模型为理论依据,推导出软体机械手的运动学模型。并且在拉格朗日力学的基础上,分析了软体机械手的动能、弹性势能等,得到软体机械手的动力学模型。完成了软体机械手的制造。并且,搭建了软体机械手的气动回路与实验平台,通过实验验证了输入气压和弯曲角度的数学模型的正确性。并对软体机械手进行了大量的抓取实验,结果表明,本文设计的软体机械手是有效的。最终,通过理论和实验证明了软体机械手在密集且狭窄的空间内可以进行精准、稳定的抓取。
【图文】：

图１－１不同类型的软体机械手逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｔｙｐｅｓ邋ｏｆ邋ｓｏｆｔ邋ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ逡逑１．２软体机械手的研究现状逡逑

图１－２四足软体机器人【１９】逡逑Ｆｉｇ？卜２邋Ｆｏｕｒ－ｌｅｇｇｅｄ邋ｓｏｆｔ邋ｒｏｂｏｔ［１９】逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP241

【参考文献】

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本文编号：2594665