一种变刚度柔性手爪设计及其性能研究
发布时间：2021-11-05 03:39
柔性手爪作为软体机器人的末端执行器,对于软体机器人的发展具有重要意义。与传统的刚性手爪相比,柔性手爪采用轻质柔软的弹性材料构成,具有柔性接触、适应性强、控制简单等特点,适用于对柔软易碎、轮廓复杂物体的抓取。然而过分的追求手爪的柔性,导致其刚度缺陷日益凸显,柔性的提高虽然能够提高手爪的环境适应性与运动灵活性,但会导致手爪控制精度和抓取力的下降。本文设计并制作了一种基于纤维堵塞原理的变刚度柔性手爪,并对其驱动器性能、刚度调节机理、抓取性能展开研究。主要工作内容如下:对变刚度柔性手爪的柔性弯曲驱动器展开研究,基于超弹性本构模型分别建立了柔性弯曲驱动器的数学模型和有限元模型,得到了不同气压载荷下驱动器的弯曲角度以及末端输出力之间的关系;通过有限元分析确定了驱动器的结构参数。搭建实验平台对柔性弯曲驱动器进行性能测试,验证了驱动器数学模型及有限元模型的正确性。基于RVE法（代表性体积元）,提出了变刚度外套中纤维介质堵塞现象的分析方法。结合RVE法中周期性边界条件以及载荷的施加方式,建立了 RVE单元的有限元模型,得到了不同载荷下RVE单元的应力分布以及变形情况,仿真结果表明,通过增大纤维表面摩擦力...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
刚性手爪
?保?细叩南低掣斩龋?贾赂招允肿Φ氖视δ芰?喜睢?踩?越系停?杂谝?损物体（水果、生物组织、玻璃制品等）的抓取存在较大的风险。刚性手爪在抓取过程中通过增大接触压力的方式提高抓取能力，对于易损物体的抓取需要精确的控制接触压力，这需要刚性手爪的指端表面布置一些列传感器以及精确的控制策略来实现[5]，控制策略复杂，成本较高。柔性手爪大多由柔性的硅胶材料制成，具有良好的柔顺性与环境适应性[6,7]，由于自身的柔性特点，保证了与外界物体接触时的安全性，可以很好的解决传统刚性手爪抓取易损物体的问题[8]，如图1-2所示为线驱动的柔性手爪[9]。图1-1刚性手爪图1-2线驱动柔性手爪Fig.1-1RigidgripperFig.1-2Linedrivenflexiblegripper柔性手爪按照驱动方式的不同，可以分为三大类：①线驱动的柔性手爪[9]；②以超弹性材料作为基体材料所制作的气体驱动柔性手爪[10,11]；③智能材料驱动的柔性手爪，包括介电弹性体（Dielectricelastomer）[12,13]、形状记忆合金（Shapememoryalloy）[14]等材料，智能材料在外界物理场的改变下可以发生变形，在微型软体机器人领域有很大的前景。其
?保?细叩南低掣斩龋?贾赂招允肿Φ氖视δ芰?喜睢?踩?越系停?杂谝?损物体（水果、生物组织、玻璃制品等）的抓取存在较大的风险。刚性手爪在抓取过程中通过增大接触压力的方式提高抓取能力，对于易损物体的抓取需要精确的控制接触压力，这需要刚性手爪的指端表面布置一些列传感器以及精确的控制策略来实现[5]，控制策略复杂，成本较高。柔性手爪大多由柔性的硅胶材料制成，具有良好的柔顺性与环境适应性[6,7]，由于自身的柔性特点，保证了与外界物体接触时的安全性，可以很好的解决传统刚性手爪抓取易损物体的问题[8]，如图1-2所示为线驱动的柔性手爪[9]。图1-1刚性手爪图1-2线驱动柔性手爪Fig.1-1RigidgripperFig.1-2Linedrivenflexiblegripper柔性手爪按照驱动方式的不同，可以分为三大类：①线驱动的柔性手爪[9]；②以超弹性材料作为基体材料所制作的气体驱动柔性手爪[10,11]；③智能材料驱动的柔性手爪，包括介电弹性体（Dielectricelastomer）[12,13]、形状记忆合金（Shapememoryalloy）[14]等材料，智能材料在外界物理场的改变下可以发生变形，在微型软体机器人领域有很大的前景。其
本文编号：3476998
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
刚性手爪
?保?细叩南低掣斩龋?贾赂招允肿Φ氖视δ芰?喜睢?踩?越系停?杂谝?损物体（水果、生物组织、玻璃制品等）的抓取存在较大的风险。刚性手爪在抓取过程中通过增大接触压力的方式提高抓取能力，对于易损物体的抓取需要精确的控制接触压力，这需要刚性手爪的指端表面布置一些列传感器以及精确的控制策略来实现[5]，控制策略复杂，成本较高。柔性手爪大多由柔性的硅胶材料制成，具有良好的柔顺性与环境适应性[6,7]，由于自身的柔性特点，保证了与外界物体接触时的安全性，可以很好的解决传统刚性手爪抓取易损物体的问题[8]，如图1-2所示为线驱动的柔性手爪[9]。图1-1刚性手爪图1-2线驱动柔性手爪Fig.1-1RigidgripperFig.1-2Linedrivenflexiblegripper柔性手爪按照驱动方式的不同，可以分为三大类：①线驱动的柔性手爪[9]；②以超弹性材料作为基体材料所制作的气体驱动柔性手爪[10,11]；③智能材料驱动的柔性手爪，包括介电弹性体（Dielectricelastomer）[12,13]、形状记忆合金（Shapememoryalloy）[14]等材料，智能材料在外界物理场的改变下可以发生变形，在微型软体机器人领域有很大的前景。其
?保?细叩南低掣斩龋?贾赂招允肿Φ氖视δ芰?喜睢?踩?越系停?杂谝?损物体（水果、生物组织、玻璃制品等）的抓取存在较大的风险。刚性手爪在抓取过程中通过增大接触压力的方式提高抓取能力，对于易损物体的抓取需要精确的控制接触压力，这需要刚性手爪的指端表面布置一些列传感器以及精确的控制策略来实现[5]，控制策略复杂，成本较高。柔性手爪大多由柔性的硅胶材料制成，具有良好的柔顺性与环境适应性[6,7]，由于自身的柔性特点，保证了与外界物体接触时的安全性，可以很好的解决传统刚性手爪抓取易损物体的问题[8]，如图1-2所示为线驱动的柔性手爪[9]。图1-1刚性手爪图1-2线驱动柔性手爪Fig.1-1RigidgripperFig.1-2Linedrivenflexiblegripper柔性手爪按照驱动方式的不同，可以分为三大类：①线驱动的柔性手爪[9]；②以超弹性材料作为基体材料所制作的气体驱动柔性手爪[10,11]；③智能材料驱动的柔性手爪，包括介电弹性体（Dielectricelastomer）[12,13]、形状记忆合金（Shapememoryalloy）[14]等材料，智能材料在外界物理场的改变下可以发生变形，在微型软体机器人领域有很大的前景。其
本文编号：3476998
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/3476998.html
