扇贝脏器气吸分离装置柔顺臂动力学特性分析

为了实现扇贝高效低损的自动化生产,针对扇贝脏器负压吸取分离方式,提出一种基于大变形分布式柔顺机构的气吸分离驱动结构。建立柔顺驱动臂伪刚体模型,将其等效为具有欠驱动关节的多刚体系统;并基于影响系数法建立柔顺臂等效多刚体系统的动力学模型,对等效多刚体系统中主、被动关节间运动进行动力学解耦,得到了系统的二阶非完整约束方程,推导出了等效欠驱动关节加速度与主动关节输入驱动力矩的表达式;在此基础上,对分布式柔顺臂的动力学特性进行仿真分析与样机试验,结果表明：利用柔顺臂的复合弹性变形,当转轴转角≤56°时,柔顺臂带动吸管垂直上升实现脏器吸取;当转轴转角≥61°时,吸管开始明显倾斜,吸管底面与水平夹在25°-30°之间,满足倾斜卸压要求,试验结果与仿真分析基本一致。分离装置基于柔顺机构运动特性,可有效简化设备机械结构与控制系统,降低成本与能耗,研究结果为扇贝自动化生产设备的研发提供参考。