三指柔性气动夹爪结构设计与实验

发布时间：2024-02-21 00:14

　　针对水果表皮脆弱易损、不适合采用传统刚性夹爪抓取的问题,基于章鱼触手结构特征,结合仿生学原理和增材制造技术,设计并制作了一种结构简单、具有自适应性的由3个柔性手指和固定组件组成的适用于水果采摘的气动柔性夹爪。采用ANSYS模拟和测试柔性手指在不同气压下的弯曲情况,发现柔性手指可在低压下具有较大的弯曲变形,最大弯曲角为22.4°,气压为100 kPa时,产生最大压力为2.38 N;柔性夹爪的夹持力实验表明,在0～100 kPa的压力范围,柔性夹爪可自适应抓取质量564 g、直径100 mm内的水果,并且水果表面没有损伤,抓取效果良好,达到设计目标要求。

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【部分图文】：

图2柔性手指结构设计示意图

柔性夹爪仿照章鱼触手结构特征和运动模式进行设计。章鱼触手捕捉猎物时，采用包覆方式包裹住物体，稳定可靠。章鱼触手肌肉组织主要有横肌、纵肌、斜肌3种，当一侧的纵肌缩短，其他肌肉组织相互配合，使得另一侧的纵肌被动拉伸，产生沿收缩方向的弯矩，使章鱼触手发生弯曲运动[21-22]。据此，本....

图3柔性夹爪固定组件

夹爪固定组件包括手指固定端和夹爪底座，如图3所示。为缩短制作周期，该部分组件均采用3D打印机制作完成。固定端用于固定柔性手指端部和连接外部气源，分为背板和外壳，均采用尼龙碳纤材料打印，外壳中心位置设有通孔，与手指端部气孔位置相对应;固定端通过螺丝固定于夹爪底座，夹爪底座设有间距为....

图43D打印模具

硅橡胶是一种超弹性材料，变形过程中具有几何非线性和材料非线性，很难预测变形[24]，有限元分析是反映其变形原理的一种有效方法。本文采用有限元软件ANSYS(ANSYSV17.0)进行手指状态模拟，分析其弯曲性能。根据文献[25]，柔性材料Dragonskin30的断裂伸长率....

图5单个柔性手指制备过程

图43D打印模具图6有限元模型图

本文编号：3904738