电动推杆驱动串联双铰链柔性机械手的状态分析.pdfVIP

学兔兔 电动推杆驱动串联双铰链柔性机械手的状态分析 口 陈春华 口 章 军 口 田志伟 口 杨光照 江南大学 机械工程学院 江苏无锡 214122 摘 要：提出一种欠驱动柔性关节机械手，采用一个电动推杆驱动带有2个扭弹簧的串联双铰链机械手手指结构。 介绍了该机械手结构：和驱动原理．建立静态力学方程和几何平衡方程，通过Matlab软件的fsolve函数得出无刷直流电机 输入电流与两个扭弹簧扭转角关系、输入电流与机械手手指张开大小的关系等，为串联双铰链柔性机械手抓取形状和尺 寸变化、材质不同的特殊物体提供了理论依据。 关键词：电动推杆 串联双铰链 柔性机械手 无刷直流电机 中图分类号：TP241 文献标识码：A 文章编号：10O0—4998(2015)02—0031—04 针对轻工和食品行业 的大规模生产状况 ，为满足 体。能通过两个含扭弹簧铰链的相互协调 ，满足抓取 形状复杂 、物性多样的原材料 、半成品 、成品的物流和 特殊物体 、但不必精确控制各铰链角位移。 目前柔性 包装 的需要 ，并解决简 单劳动 的用工成本 、劳动条件 关节机械手大多 以气压为驱动 ．存在控制精度低 、抓 差等问题 ．需要柔性机械手来抓取 。特殊物体可分类 取物体通用性不够好等缺点 ]。 为：①易变形的软性物体(面包、软包装物品)；②易碎 本文介绍 的新型主动柔性 自适应 机械手采用 电 的脆性物体(禽蛋、玻璃陶瓷制品)；③现状不规则、大 动推杆驱动 。在柔性 自适应 的基础上 ，能调节机械手 小差别大的物体(瓜果、蔬菜)；④异形的、位置状态混 初始张开大小 ，能精确调整抓取驱动力 。 乱且难以理顺 的物体 (酒瓶 、化妆 品瓶 )。这些特殊物 针对抓取特殊物体 ．通过优化关节尺寸 以及扭弹 体 。材料性质 、形状尺寸及位置状态差别较大。传统机 簧参数 ，使机械手既能可靠抓取形状和尺寸变化 、材 械手为夹钳式或平行移动式结构 。只能抓取结构形状 质不 同的特殊物体 ，又不 至于把特殊物体损 坏 ．可 以 大小一样的 、不会破损 的刚性工件…。仿人灵巧手需要 代替很多的人力工作 。 感知特殊物体 的空间形状位置 ．精确地控制运动和抓 1 机械手的关节结构及工作原理 取力 ．其成本较高 ，控制困难 ，目前还在实验室研究阶 段[2-5]。柔性关节机械手 有以串联双铰链为骨架和以板 图 1为机械手关节的结构模 型图 ．电动推杆 l4 弹簧为骨架的两种形式 ，自适应 即优化两个扭弹簧和 的尾座用螺钉固定在指根板 2上 ，电动推杆 的头端与 机械手结构参数后 ，对形状 、尺寸 、材料变形等特殊物 铰链座 13螺纹连接 、并用螺母旋紧防松 ；串联活页铰 收稿13期：2014年8月 链 5的上活 页被螺栓螺母 固定 在指根板 和夹块 3之 Elect6c and Hybrid Vehicles [J]．Proceedings of the IEEE， [10]Soule C．Yesterday’S Cooling won’t Work on Tomorrow’S 2007，95(4)：729—745． Electronics[J]．Power Conversion Intelligent Motion，1994 汪东坪，李舜酩，魏明祥，等．混合动力汽车电子换挡手柄控 (9)：34-36． 制信号可靠性研究[J]．农业机械学报，2012，43(6)：25—29． 『l1]张锋．基于ANSYS的DC／DC电源模块热分析和热设计研 牛铭奎．葛安林，张洪坤．高速开关电磁阀的特性和应用