自锁式欠驱动夹持器结构设计及优化

为了避免自动化生产线上机器人因多品种、多尺寸圆盘类工件夹持时的频繁换夹,提高机器人夹持稳定性和安全性,设计了一种自锁式欠驱动夹持器并进行了结构优化。基于欠驱动原理完成夹持器的结构设计,并通过夹持构型与夹持过程分析,确保了结构自锁和包络夹持的可行性;根据虚功原理及连杆机构的矢量封闭方程,构建了夹持器自适应抓取状态下的静力学建模;根据夹持器各指节夹持力平衡,建立了结构参数优化模型,并引入遗传算法实现了参数优化。数值测试结果表明,相比经验法和Fmincon算法,遗传算法优化的目标值误差分别减少70%、62.5%,且夹持器的夹持力最大偏差分别减少78.3%,61.4%,验证了文中欠驱动夹持器遗传优化设计的优越性,满足了夹持器通过各指节力平衡实现稳定夹持的要求。

一种平面混合驱动夹持器的结构优化设计

本文拟设计获得一种新型的3指节2指平面混合驱动夹持器,即每个手指的中间和末端指节通过绳轮结构实现欠驱动控制,然而近端指节为独立电机驱动控制.为此,提出了基于虚拟样机和MATLAB的欠驱动夹持器动力学分析方法来完成夹持器的结构优化设计.首先,对夹持器进行模型简化,得到了动力学分析模型,并确定了夹持器结构设计变量.其次,定义了3种性能指标,包括稳定性、柔顺性和适应性,来分析抓取质量.然后,通过对不同的机构设计参数进行组合并且进行批量化动力学模拟仿真,综合欠驱动夹持器在不同驱动力及不同物体、不同位置偏移情况下的评价指标,设计得到带权重的优化目标函数来应对不同的抓取场合.最后,针对室外采样的任务要求和仿真结果得出的结论,最终设计出一种手指模块化、指间距离可调的欠驱动夹持器的结构方案,该方案可以完成多指手的扩展.