柔性手爪作為軟體機(jī)器人的末端執(zhí)行器,對(duì)于軟體機(jī)器人的發(fā)展具有重要意義。與傳統(tǒng)的剛性手爪相比,柔性手爪采用輕質(zhì)柔軟的彈性材料構(gòu)成,具有柔性接觸、適應(yīng)性強(qiáng)、控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn),適用于對(duì)柔軟易碎、輪廓復(fù)雜物體的抓取。然而過分的追求手爪的柔性,導(dǎo)致其剛度缺陷日益凸顯,柔性的提高雖然能夠提高手爪的環(huán)境適應(yīng)性與運(yùn)動(dòng)靈活性,但會(huì)導(dǎo)致手爪控制精度和抓取力的下降。本文設(shè)計(jì)并制作了一種基于纖維堵塞原理的變剛度柔性手爪,并對(duì)其驅(qū)動(dòng)器性能、剛度調(diào)節(jié)機(jī)理、抓取性能展開研究。主要工作內(nèi)容如下:對(duì)變剛度柔性手爪的柔性彎曲驅(qū)動(dòng)器展開研究,基于超彈性本構(gòu)模型分別建立了柔性彎曲驅(qū)動(dòng)器的數(shù)學(xué)模型和有限元模型,得到了不同氣壓載荷下驅(qū)動(dòng)器的彎曲角度以及末端輸出力之間的關(guān)系;通過有限元分析確定了驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)柔性彎曲驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行性能測(cè)試,驗(yàn)證了驅(qū)動(dòng)器數(shù)學(xué)模型及有限元模型的正確性�；赗VE法（代表性體積元）,提出了變剛度外套中纖維介質(zhì)堵塞現(xiàn)象的分析方法。結(jié)合RVE法中周期性邊界條件以及載荷的施加方式,建立了 RVE單元的有限元模型,得到了不同載荷下RVE單元的應(yīng)力分布以及變形情況,仿真結(jié)果表明,通過增大纖維表面摩擦力... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

剛性手爪

?保?細(xì)叩南低掣斬齲?賈賂招允腫Φ氖視δ芰?喜睢?踩?越系停?雜諞?損物體（水果、生物組織、玻璃制品等）的抓取存在較大的風(fēng)險(xiǎn)。剛性手爪在抓取過程中通過增大接觸壓力的方式提高抓取能力，對(duì)于易損物體的抓取需要精確的控制接觸壓力，這需要?jiǎng)傂允肿Φ闹付吮砻娌贾靡恍┝袀鞲衅饕约熬_的控制策略來實(shí)現(xiàn)[5]，控制策略復(fù)雜，成本較高。柔性手爪大多由柔性的硅膠材料制成，具有良好的柔順性與環(huán)境適應(yīng)性[6,7]，由于自身的柔性特點(diǎn)，保證了與外界物體接觸時(shí)的安全性，可以很好的解決傳統(tǒng)剛性手爪抓取易損物體的問題[8]，如圖1-2所示為線驅(qū)動(dòng)的柔性手爪[9]。圖1-1剛性手爪圖1-2線驅(qū)動(dòng)柔性手爪Fig.1-1RigidgripperFig.1-2Linedrivenflexiblegripper柔性手爪按照驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為三大類：①線驅(qū)動(dòng)的柔性手爪[9]；②以超彈性材料作為基體材料所制作的氣體驅(qū)動(dòng)柔性手爪[10,11]；③智能材料驅(qū)動(dòng)的柔性手爪，包括介電彈性體（Dielectricelastomer）[12,13]、形狀記憶合金（Shapememoryalloy）[14]等材料，智能材料在外界物理場(chǎng)的改變下可以發(fā)生變形，在微型軟體機(jī)器人領(lǐng)域有很大的前景。其

?保?細(xì)叩南低掣斬齲?賈賂招允腫Φ氖視δ芰?喜睢?踩?越系停?雜諞?損物體（水果、生物組織、玻璃制品等）的抓取存在較大的風(fēng)險(xiǎn)。剛性手爪在抓取過程中通過增大接觸壓力的方式提高抓取能力，對(duì)于易損物體的抓取需要精確的控制接觸壓力，這需要?jiǎng)傂允肿Φ闹付吮砻娌贾靡恍┝袀鞲衅饕约熬_的控制策略來實(shí)現(xiàn)[5]，控制策略復(fù)雜，成本較高。柔性手爪大多由柔性的硅膠材料制成，具有良好的柔順性與環(huán)境適應(yīng)性[6,7]，由于自身的柔性特點(diǎn)，保證了與外界物體接觸時(shí)的安全性，可以很好的解決傳統(tǒng)剛性手爪抓取易損物體的問題[8]，如圖1-2所示為線驅(qū)動(dòng)的柔性手爪[9]。圖1-1剛性手爪圖1-2線驅(qū)動(dòng)柔性手爪Fig.1-1RigidgripperFig.1-2Linedrivenflexiblegripper柔性手爪按照驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為三大類：①線驅(qū)動(dòng)的柔性手爪[9]；②以超彈性材料作為基體材料所制作的氣體驅(qū)動(dòng)柔性手爪[10,11]；③智能材料驅(qū)動(dòng)的柔性手爪，包括介電彈性體（Dielectricelastomer）[12,13]、形狀記憶合金（Shapememoryalloy）[14]等材料，智能材料在外界物理場(chǎng)的改變下可以發(fā)生變形，在微型軟體機(jī)器人領(lǐng)域有很大的前景。其


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