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《南京理工大学》 2015年
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气压驱动软体夹持装置研究

徐淼鑫  
【摘要】:传统夹持装置与抓持对象之间一般是刚性接触,难以实现对易碎物品的抓取;其一般是针对特定任务设计,只能完成对特定对象的抓持,通用互换性较差。在现代工业生产中,同一生产线上的产品种类不断增多,同一工位的机械手常常面对不同的抓持对象。在这样的背景下,研究一种柔顺的、能适应于多种产品的手爪就成为了当前的一项新任务。针对现有柔性手爪存在的不足,本文提出并研究了一种具有抓持易碎物品能力、具有良好柔顺性的新型软体手爪。与传统机械手的点接触方案不同,该软体手爪与抓持对象之间为面接触,因而相同载荷下,抓持对象承受的压力大为减少,从而有效避免了抓持对象受损的问题。同时在驱动介质的作用下,该软体手爪还能产生特定的变形,通过自身的变形形成一定的包络空间,通过包络的方式完成抓持。本文的主要内容包括:通过参考有关仿生学的研究以及国内外软体机器人的研究成果,提出了一种刚性与柔性相结合的手爪结构方案,设计并制作了一种软体驱动三触手柔性手爪;建立了柔性手爪的驱动模型,包括手指摆动数学模型的建立及改进、手指弯曲数学模型的建立;研究了气囊圆台的动作特性,包括气囊圆台的膨胀变形特性以及压力响应特性;研究了20-0、20-5两种硬度手指的动作特性,包括手指的弯曲变形特性以及压力响应特性;测试了手爪的整体抓持性能,包括手爪的抓取负载能力、对不同形状物品的适应性、柔顺性;针对柔性手爪制作及测试过程中发现的问题进行了总结,并提出了相应改进措施。
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