隨著科技的發(fā)展,各種機(jī)器人的應(yīng)用規(guī)模越來越大,所工作的環(huán)境越來越復(fù)雜,機(jī)器人所抓持的對(duì)象也越來越多樣化,傳統(tǒng)的夾持裝置在一些特定的場合已經(jīng)不能滿足工作任務(wù)的要求。例如在對(duì)較大體積目標(biāo)進(jìn)行抓取時(shí),要求夾持器具有較大的夾持范圍,較大的抓取力,較大的剛性和較高的抓取穩(wěn)定性等,這使得針對(duì)大型目標(biāo)抓取的機(jī)械手末端夾持器的設(shè)計(jì)極具挑戰(zhàn)性,此外,大夾持范圍導(dǎo)致夾持器尺寸較大,這就要求夾持器具有折疊展開功能以方便儲(chǔ)藏和運(yùn)輸,而大的抓取力和高穩(wěn)定性則要求夾持器具備較好的結(jié)構(gòu)剛度。折紙結(jié)構(gòu)具有折展機(jī)構(gòu)展開折疊的特點(diǎn),并且相比于折展機(jī)構(gòu),學(xué)者們可以在紙張上自由地進(jìn)行折痕排列的設(shè)計(jì),從而能夠產(chǎn)生大量的結(jié)構(gòu)構(gòu)型。針對(duì)傳統(tǒng)夾持裝置存在的主要問題,基于折紙機(jī)構(gòu)的折疊原理設(shè)計(jì)了一種可展式夾持器,并對(duì)其進(jìn)行了性能分析及優(yōu)化,主要內(nèi)容如下:針對(duì)傳統(tǒng)折紙結(jié)構(gòu)在夾持器設(shè)計(jì)應(yīng)用中面板厚度不可忽略,導(dǎo)致夾持器在折展過程中折板之間產(chǎn)生的物理干涉問題,提出利用滾動(dòng)接觸鉸鏈所產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和偏移的運(yùn)動(dòng)原理,以此來解決厚板折紙?jiān)谡郫B過程中各個(gè)折板之間的干涉問題,使厚板折紙結(jié)構(gòu)在折疊過程中具有與零厚度折紙結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。為了將鉸鏈應(yīng)用... 

【文章來源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

剛性夾持器

第一章緒論3性，可完成多種空間任務(wù)，但是串聯(lián)關(guān)節(jié)的大量使用，會(huì)導(dǎo)致一系列的問題如控制困難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低、負(fù)載能力差、重量大等問題；Miyata等人利用超聲波馬達(dá)驅(qū)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)[14]，設(shè)計(jì)了一種具有兩個(gè)彎曲自由度應(yīng)用于核磁共振攝影的夾持器，如圖1.2(b)所示，具有結(jié)構(gòu)簡單，易制造和裝配的優(yōu)點(diǎn)，但其夾持力不足且定位精度不高；意大利CHEN等設(shè)計(jì)了一個(gè)新式鉗口夾持器[15]，如圖1.2(c)所示，可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作進(jìn)行重新定位，具有操作靈活的特點(diǎn)。此夾持器同時(shí)具有傳統(tǒng)機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單和靈巧機(jī)械手多自由度的特點(diǎn)，在對(duì)被夾持物體進(jìn)行夾持動(dòng)作時(shí)能夠在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使得夾持器能夠提供足夠的夾持力對(duì)物體進(jìn)行抓��；Kim和Song提出一種單自由度夾持器來夾持目標(biāo)物[16]，如圖1.2(d)所示，使用混合式變剛度驅(qū)動(dòng)器控制夾持力，此夾持器無需力傳感器也能完成對(duì)易碎目標(biāo)物的夾持操作。(a)Sarah機(jī)械手(b)核磁共振攝影夾持器(c)新式鉗口夾持器(d)單自由度夾持器圖1.2剛性夾持器在軟體夾持器方面，2011年哈佛大學(xué)的GeorgeM.Whitesides等人研制了一種新型軟體機(jī)械手[17]，結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。軟體機(jī)械手的制作材料為硅膠，具有6各夾持端，通過外部的軟管往氣腔內(nèi)輸入氣體產(chǎn)生變形，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)不同形狀和易損易碎物體的緊密包絡(luò)從而達(dá)到抓取的目的，該軟體機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方式簡單，柔順性、適應(yīng)性較好，抓取位置緊密從而使被夾持物不易掉落；希臘DIMEAS等人[18]根據(jù)采摘草莓時(shí)手指的采摘?jiǎng)幼饕约笆种笍澢\(yùn)動(dòng)過程設(shè)計(jì)了一個(gè)采摘草莓的夾持器，通過添加精準(zhǔn)的控制使得夾持器在采摘草莓時(shí)保證果實(shí)的完整性，圖1.4為該夾持器采摘草莓的實(shí)驗(yàn)圖；如圖1.5所示，羅德島大學(xué)的KevinC.Galloway[19]研發(fā)了一種應(yīng)用于水下機(jī)器人的軟體機(jī)械手爪?

4集，傳統(tǒng)剛性機(jī)械手由于剛性較高，在對(duì)海洋生物進(jìn)行抓取時(shí)極易造成損傷，而Kevin團(tuán)隊(duì)使用較為柔軟的硅膠材料進(jìn)行抓手的制作，并且在深海中使用軟體機(jī)械手進(jìn)行了動(dòng)植物標(biāo)本的無損采集；2017年，YuukiTorigoe等人制作了如圖1.6所示的三指軟體機(jī)械手[20][21][22]，該機(jī)械手通過3D打印技術(shù)制作而成，與傳統(tǒng)軟體機(jī)械手分次澆筑制作方式的不同，該機(jī)械手整體采用軟體硅膠材料進(jìn)行3D打印制作，機(jī)械手彎曲過程的角度通過手指內(nèi)部所放置的彎曲傳感器進(jìn)行測量，并通過對(duì)實(shí)物的抓取實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該軟體機(jī)械手具有較好的抓取效果。圖1.3六指硅膠軟體機(jī)械手圖1.4基于模糊控制的草莓采摘夾持器圖1.5水下機(jī)器人的軟體機(jī)械手圖1.63D打印的三指軟體機(jī)械手在微夾持器方面，重慶大學(xué)王代華研制了一種帶有位移和力反饋的微夾持器[23]，放大倍率16左右，可實(shí)現(xiàn)的最大位移量為160μm左右，如圖1.7所示，并辨識(shí)了壓電驅(qū)動(dòng)電壓與力、位移的關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)微夾持器操作系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)效果較好；中國臺(tái)灣中央大學(xué)馮耀云、陳士瑞等[24]，利用銀鎳復(fù)合材料設(shè)計(jì)的一種電熱微夾持器，如圖1.8所示，該夾持器以直流電通過夾持器硅片上的電阻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的熱能驅(qū)動(dòng)，在施加電流為0.26A，最大功耗為0.4W的情況下，微夾持器的測量位移為311μm。能夠夾取直徑為1.3mm的聚苯乙烯球；韓國J.H.Kyung等人結(jié)合柔性鉸鏈設(shè)計(jì)與制造了一種采用形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微夾持器[25]，如圖1.9所示。該微夾持器通過對(duì)制作而成的形狀記憶合金絲進(jìn)行通電加熱后產(chǎn)生的微小位移作為微夾持器的驅(qū)動(dòng)力來源。形狀記憶合金具有形變量較大的特點(diǎn)，但是存在響應(yīng)速度慢，并且形變過程呈階躍性的變化以及使用壽命較短的缺點(diǎn)；丹麥KristianMφlhave等人研制了一種采用電熱進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的微夾持器

【參考文獻(xiàn)】：
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