一种气动柔性手指板弹簧骨架模型研究.pdf

学兔兔 、l 訇 化 一 种气动柔性手指的板弹簧骨架模型研究 Study on the model of plate spring in a pneumatic flexible finger 朱飞成，章 军，陈春华，熊 强 ZHU Fei-cheng，ZHANG Jun，CHEN Chun．hua，XlONG Qiang (江南大学机械工程学院，无锡214122) 摘 要：介绍了一种以板弹簧作为骨架的气动柔性手指。该手指由气缸9区动板弹簧产生变形实现弯曲动 作。在平面上，将板弹簧受力状态等效于自由端受变化的集中载荷和弯矩共同作用下产生大 变形的弹性悬臂梁。对柔性手指的变形状态建立了静态模型，通过构造板弹簧变形的微分方 程，结合柔性手指变形协调方程，采用网格法，利用Matlab软件进行求解，得出了不同气缸 压力下，板弹簧长度方向上不同截面的变形与应力分布情况，为柔性手指的设计提供了理论 模型与计算方法。 关键词：机械手；柔性手指；弹性悬臂梁；大变形 中国分类号：TP241 文献标识码：A 文章编号：1 009—01 34(201 4)03(下)一0086—04 Doi：1 0．3969／J．issn．1 009-01 34．2014．03(下)．23 0 引言 研究悬臂梁的大挠度问题，并与该问题的双参数 针对轻工和食品行业的大规模生产状况，为 满足形状复杂、物性多样的原材料、半成品、成 摄动算法进行了比较。孙保苍 等对联合载荷作用 下的悬臂梁利用打靶法进行大变形分析。葛如海 品的物流和包装的需要，解决简单劳动的用工成 等利用数值积分方法求解细长杆悬臂梁的大挠度 本高、劳动条件差问题，需要抓取机械手。抓取 弯曲问题，并分别对无限长和有限长细杆悬臂梁 的复杂对象种类有：1)易变形的软性物体 (面 包、软包装物品)；2)易碎的脆性物体 (禽蛋、 进行了讨论。对悬臂梁在受均布载荷或者自由端 玻璃陶瓷制品)；3)形状不规则的、大小差别大 受集中力作用的情况下，以上研究进行了大变形 分析，采用的计算方法也较为复杂。 的物体 (瓜果、蔬菜)；4)异形的、位置状态 文献【8】给出了一种板弹簧骨架柔性关节，并 混乱且难理顺的物体 (酒瓶、化妆品瓶)；复杂 以气缸内压强与活塞杆伸长量的关系进行验证， 对象的材料性质、形状尺寸及位置状态的差别较 最大相对误差仅为o．74％。其结构是对称结构，对 大。工业机械手为夹钳式或平行移动式结构，只 于一般结构下板弹簧的模型研究不具有代表性， 能抓取形状大小相同、位置状态一致、不会破损 尤其是其所用结构对板弹簧产生的应力较大。而本 的刚性工件。仿人灵巧手需要感知复杂对象的空