机器人

北大核心,JST,EI,CSCD,WJCI

国内刊号:21-1137/TP

国际刊号:1002-0446

机器人杂志2024年第6期:一种基于蜂巢结构的颗粒阻塞变刚度软体手指

发布日期:

作者:朱姿娜, 张宇鹏, 曾阳浩, 崔国华, 陈赛旋

关键词:变刚度, 颗粒阻塞, 软体手指, 蜂巢结构, 抓取性能

针对目前软体手指驱动能力差、负载能力小、颗粒阻塞结构中颗粒流动性会造成结构形状不确定的缺点,提出了一种基于颗粒阻塞的变刚度软体手指。首先,根据颗粒阻塞与蜂巢状支撑结构的特点,设计了具有气动网格驱动器和变刚度结构的软体手指,利用超弹性材料的恒定体积原理和Ogden超弹性理论建立驱动器的数学模型;根据颗粒阻塞结构中球形粒子的堆积和接触特点,建立变刚度结构的理论模型。接着对影响驱动器弯曲角度的结构参数进行有限元分析,得到手指的优化结构;最后利用3D打印技术制作浇注模具进行软体手指的制备,并搭建了手指特性测试及三指软体抓手抓取性能测试实验平台。对软体手指的弯曲性能、变刚度性能进行了实验测试,发现在30 kPa的驱动气压下最大偏转角度为153.2°,在?50 kPa的负压下刚度为0.1038 N/mm,较已有变刚度结构,性能有明显提升;抓取性能测试实验显示变刚度软体抓手具有良好的形状适应性和包裹能力。实验结果验证了手指的理论模型、弯曲性能、变刚度能力及抓取性能,本设计能较好地解决颗粒重组所带来的形状不确定问题。

来源:2024年第6期

《机器人》期刊编辑部

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