針對(duì)水果表皮脆弱易損、不適合采用傳統(tǒng)剛性夾爪抓取的問題,基于章魚觸手結(jié)構(gòu)特征,結(jié)合仿生學(xué)原理和增材制造技術(shù),設(shè)計(jì)并制作了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有自適應(yīng)性的由3個(gè)柔性手指和固定組件組成的適用于水果采摘的氣動(dòng)柔性夾爪。采用ANSYS模擬和測(cè)試柔性手指在不同氣壓下的彎曲情況,發(fā)現(xiàn)柔性手指可在低壓下具有較大的彎曲變形,最大彎曲角為22.4°,氣壓為100 kPa時(shí),產(chǎn)生最大壓力為2.38 N;柔性夾爪的夾持力實(shí)驗(yàn)表明,在0～100 kPa的壓力范圍,柔性夾爪可自適應(yīng)抓取質(zhì)量564 g、直徑100 mm內(nèi)的水果,并且水果表面沒有損傷,抓取效果良好,達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)要求。

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【部分圖文】：

圖2柔性手指結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖

柔性夾爪仿照章魚觸手結(jié)構(gòu)特征和運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。章魚觸手捕捉獵物時(shí)，采用包覆方式包裹住物體，穩(wěn)定可靠。章魚觸手肌肉組織主要有橫肌、縱肌、斜肌3種，當(dāng)一側(cè)的縱肌縮短，其他肌肉組織相互配合，使得另一側(cè)的縱肌被動(dòng)拉伸，產(chǎn)生沿收縮方向的彎矩，使章魚觸手發(fā)生彎曲運(yùn)動(dòng)[21-22]。據(jù)此，本....

圖3柔性夾爪固定組件

夾爪固定組件包括手指固定端和夾爪底座，如圖3所示。為縮短制作周期，該部分組件均采用3D打印機(jī)制作完成。固定端用于固定柔性手指端部和連接外部氣源，分為背板和外殼，均采用尼龍?zhí)祭w材料打印，外殼中心位置設(shè)有通孔，與手指端部氣孔位置相對(duì)應(yīng);固定端通過螺絲固定于夾爪底座，夾爪底座設(shè)有間距為....

圖43D打印模具

硅橡膠是一種超彈性材料，變形過程中具有幾何非線性和材料非線性，很難預(yù)測(cè)變形[24]，有限元分析是反映其變形原理的一種有效方法。本文采用有限元軟件ANSYS(ANSYSV17.0)進(jìn)行手指狀態(tài)模擬，分析其彎曲性能。根據(jù)文獻(xiàn)[25]，柔性材料Dragonskin30的斷裂伸長(zhǎng)率....

圖5單個(gè)柔性手指制備過程

圖43D打印模具圖6有限元模型圖

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