多用途欠驱动手爪的自主抓取研究

对欠驱动手爪自主抓取进行了研究 ,将其分为自主决策和抓取控制两个过程 .首先分析了欠驱动手爪的特点、主要的抓取模式 ,并借鉴人的抓取经验 ,采用模糊输入方法 ,综合考虑抓取任务要求和物体本身的特征属性 ,利用模糊神经网络良好的分类特性选择合适的抓取模式 .在此基础上 ,完成手指姿势调整 ,采用基于传感器反馈的控制策略 ,在被抓物体上形成的合适的力分布以获得稳定抓取 ,并通过抓取实例验证了抓取决策和控制的正确性 ,提高了欠驱动手爪抓取的自动化水平 .

铁塔攀爬机器人欠驱动手爪研制

根据对铁塔攀爬机器人的工作环境和运动分析,研制了一种新型的欠驱动手爪,用于机器人的攀爬抓持.该手爪能够适应铁塔角铁的V型结构,只有一个电机驱动,结构紧凑,而且能够实现自锁,降低了机器人的能耗,延长机器人工作时间.不仅分析了欠驱动手爪的夹持力,而且对其结构进行了优化,减小了尺寸,并在此基础上设计了适用于铁塔主材攀爬的手爪.通过样机研制和实验,初步验证了该欠驱动手爪设计的可行性.

基于ADAMS的欠驱动手爪建模及接触力分析

利用虚拟样机仿真软件MSC.ADAMS,建立放射源检测机器人欠驱动手爪的虚拟样机模型并进行验证,分析影响接触力的相关因素。通过对虚拟样机模型的仿真可知,该模型接触力的仿真测量值与解析计算值吻合,可用其代替物理样机进行抓取分析,且接触力的主要影响因素为驱动力矩和抓取距离。借助于虚拟样机模型,可仿真得到实时的接触力,为抓取稳定性分析提供依据。

基于ANSYS WorkBench的欠驱动手爪静动态性能分析

对于欠驱动夹持器而言,其整体静动态特性对其工作性能与使用寿命具有重要影响.针对自行设计的欠驱动手爪,利用有限元分析软件ANSYSWorkBench对其进行了整体静力学分析和模态分析.在静力学分析中,以实际工况设置载荷和约束,分别得到了欠驱动手爪整机及在X、Y、Z方向上的应变分布云图和整体应力分布云图,结果验证整体设计的合理性;在模态分析中,求出欠驱动手爪自由模态下前6阶固有频率和振型,为避开共振选用动力装置提供了参考.

欠驱动手爪设计及接触力分析与仿真

针对现阶段自动化生产中末端执行器适应性较差的问题,设计了一种采用欠驱动机构的机械手爪。对欠驱动手爪的总体结构和存在的各个抓取构形进行了分析。基于虚功原理,将弹簧扭矩和被抓取目标重力纳入考虑范围,建立了较为精确的静力学模型,提出了接触力调节的方法。利用ADAMS对静力学模型和接触力调节方法进行了仿真验证,结果表明该欠驱动手爪抓取范围较大,理论计算与仿真结果误差较小,接触力调节方法切实有效。

多关节欠驱动机器人手爪包络抓取稳定性分析与仿真

研究了欠驱动手爪包络抓取稳定性。定义了抓取构形,推导了关节数和抓取构形之间的关系,采用抓取构形之间的转移难度作为表征抓取稳定性测度指标,给出了抓取不稳的主要原因以及影响包络抓取稳定性的主要因素。通过仿真对抓取不同形状物体时的稳定性,及影响稳定性的主要因素进行了对比分析和验证。结果表明:理论分析和仿真研究结果是一致的,欠驱动手爪包络抓取时存在多种抓取构形是影响抓取稳定性的直接原因,稳定抓取取决于物体形状和初始的抓取姿态,其中物体凸边的线接触的长度是决定抓取稳定的最重要的因素,物体越是接近圆形稳定性越差,当物体和抓取构形比较吻合时,并且都是以线接触相互作用,抓取稳定性最好。

一种欠驱动水下机器人手爪的作业能力研究

在分析当前机器人手爪研究现状的基础上,根据水下作业任务特点,确定了作业型水下机器人多传感器手爪的设计需求,研究了水下手爪原理样机的作业能力,结合典型物体的抓取给出了关键参数关系.该样机可满足在指定环境下进行目标识别、抓取、简单装配、搬运等典型操作任务的要求,为操作型水下机器人多传感器手爪感知系统的研究提供了硬件平台.

抓持-旋切式欠驱动双指手葡萄采摘装置设计与试验

针对葡萄的柔性无损采摘要求,基于欠驱动原理和抓持-旋切协同工作方式设计了一种欠驱动双指手葡萄采摘装置,一个电动机通过连杆机构驱动双指四指节手爪从果实中部接近并包络抓取葡萄,复合在双指手上的旋切部件摆动-伸缩带动圆盘刀切断果梗,实现果实与果梗分离。基于此设计思路,首先通过葡萄赤道面直径分析确定了欠驱动手指机构指节尺寸与转角范围,然后通过建立欠驱动手指机构静力学模型,基于传力最优和接触力均布的要求确定了驱动连杆尺寸,结合接触力分析和葡萄挤压破裂试验,获得抓持2 kg葡萄不发生损伤的最大接触力为20 N,再通过手指机构静力学模型求解获得驱动电动机的推力,从而指导驱动电动机的选型。设计了葡萄采摘装置控制系统,通过指节处压力传感器实时反馈接触力实现最大接触力的有效控制。采用加减速梯形控制方式实现了旋切部件运动,圆盘刀转速1 200 r/min可对果梗有效切断。对赤道面直径95~200 mm的葡萄进行50次采摘试验,试验结果表明该装置的采摘成功率为100%,果实挤伤率为5.2%,不考虑视觉定位葡萄与果梗的耗时,完成一次抓持-旋切动作平均耗时29.4 s。

一种抓取果实的欠驱动手指机构设计与静力学分析

为了给类球形果实采摘机器人提供一种拟人手指的末端执行器,设计了一种欠驱动手指机构。通过设置指节限位块,并在中间传力机构两个转动副处添加不同刚度系数的扭簧,使欠驱动手指机构各指节在限位块约束的角度范围内依序转动,包络抓取物体时其构型稳定,并能保证各指节回程运动能回到手指机构的初始位置。同时,利用虚功原理建立了手指在包络抓取物体时各指节与物体之间的接触分力与总驱动力之间的静力学模型,通过ADAMS的动力学求解器对手指机构进行动力学计算。结果表明:设计的欠驱动手指机构包络抓取球形果实时运动确定,且能回到初始位置;ADAMS仿真结果和力学模型计算结果之间的3个接触分力误差分别为0.0 3 8、0.1 2 5 1、0.0 0 4 1 N,验证了静力学模型的正确性,可以为手指机构的柔性抓取控制提供参考。