细长果蔬采摘软体气动抓手设计与参数优化

为实现细长果蔬的无损采摘,设计一种充气呈螺旋运动的软体气动抓手。对该抓手进行有限元静力学仿真分析,采用3因素3水平的中心组合设计与响应面分析方法,研究各因素对软体气动抓手螺旋特性的交互影响。以软体气动抓手的螺旋直径和螺距为响应值,分别建立二次回归模型,得到模型的决定系数分别为0.9987和0.9351,各因素对螺旋直径和螺距的影响显著性顺序从大到小均为:壁厚、内腔室高度、腔室角;以软体气动抓手的仿真直径35 mm、仿真螺距[50 mm,150 mm]为目标函数对各试验因素进行优化,最优设计结果为壁厚2.51 mm、腔室角30.52°、内腔室高度11.91 mm。制作软体气动抓手并进行仿真试验对比,结果表明,螺旋直径与螺距的误差均小于5%。对该抓手在不同气压下的抓取力进行试验,结果显示,软体气动抓手在气压0.13 MPa下至少具有3.37 N的抓取力;通过抓取不同尺寸、不同柔软度细长果蔬的试验证明了软体气动抓手抓取的有效性;以水果黄瓜为采摘对象,在3.6 s内实现了黄瓜的抓取与断梗。

基于UG和ADAMS气动抓手的运动学仿真及有限元分析

运用UGNX11.0软件对气动抓手进行三维实体建模及装配,通过UG前/后处理应用模块对抓手进行有限元静态分析,得出气动抓手在实际工况下的位移和应力分布情况,再通过格式转换导入ADAMS软件中进行运动学仿真,得出抓手的位移、速度、加速度曲线变化情况。所得结论为设计人员在进行气缸抓手设计时提供参考依据。

面向气动抓手的磁控形状记忆合金开关阀研究

基于磁控形状记忆合金在磁场作用下产生形变量的特性,结合平板式阀门结构设计了一种开关阀,利用有限元分析方法对其结构进行了优化分析,并验证了该结构的可行性。搭建实验平台对开关阀进行了实验研究,利用激光位移传感器测试了阀芯的位移情况、开关阀响应速度以及开关阀动态响应特性,实验结果表明,开关阀阀芯行程达到了0.937 mm,当输入电流为8 A时,阀门开启时间为14 ms,阀门关闭时间为11.5 ms,阀芯在动作过程中非常平稳,没有产生机械震颤,性能表现良好,为磁控形状记忆合金驱动器的设计与应用提供参考。

气动装卸抓手的研究和应用

以皖北煤电集团公司百善煤矿为例,对井下支护材料,尤其是工字钢梁、工字钢腿等重料的装卸需求和装卸过程中的安全需求进行分析,提出了一种采用井下压风作动力的气动装置,用于工字钢等重料的装卸,取得了良好的效果。

基于主应力线的软体气动弯曲驱动器设计

软体驱动器是软体机器人的重要组成部分。针对传统的设计方法难以设计具有特定功能的软体驱动器问题,提出一种基于主应力线的软体驱动器的设计方法,可以实现基于目标功能的设计。该方法基于给定的目标功能参数,通过预仿真计算主应力线方向,并沿着主应力线方向环绕气动腔室生成框架约束结构。最后,使用启发式的方法调节框架约束结构的材质参数以及腔室的气动压力。基于该软体驱动器设计了软体气动抓手,并进行了抓取实验,验证了所提设计方法的有效性。