设计了一种基于多边形SMA驱动器的模块化欠驱动5指仿生手,整体质量260 g,每根手并通过内部的滑轮结构将驱动位移提高了1倍。建立了驱动电流与输出位移以及温度与驱动电压的数学模型,解决了驱动位移小、温度反馈控制实时性差的问题。实验结果表明,新型多边形SMA驱动器具有体积小、质量轻、驱动位移大的优点,通过电流和温度的双重反馈控制算法,实现了对输出位移的控制并提升了SMA驱动器在不同环境温度下的响应速度;抓取实验验证了仿生手的抓取能力。研究结果为推进SMA仿生手的应用提供了一种思路。

为实现辅助运输过程中转载容器装载和转载工作的少人化、智能化,提出一种采用煤矿辅助运输转载机器人实现容器自动化转载的控制方案。概述煤矿辅助运输转载机器人组成及工作原理,分析机器人转载过程,确定了辅助运输转载自动化需要对单轨吊车、转载机械臂、平板车、锁具的工作时序进行控制,在MATLAB中建立系统状态机,将单轨吊车、转载机械臂、平板车、锁具作为子系统,系统状态机根据用户指令结合当前各子系统的状态,协同控制各个子系统的工作时间和顺序,保证了煤矿辅助运输转载的安全进行;最后在ROS中建立辅助运输转载仿真环境,通过系统状态机控制机械臂进行多次抓取实验,实验结果表明转载容器在20次不同位置抓取实验中,抓取成功率均在80%以上。

针对传统刚性采摘机械手适用范围小、环境适应性差及对果蔬损伤大等问题,设计了一种面向沙果采摘的刚柔耦合气动软体采摘机械手。根据沙果的结果特点以及采摘要求,确定了六指包裹式采摘形式。以龙丰果为例,建立了采摘机械手软体手指弯曲角度计算模型,确定了单指的弯曲角度;通过3种硅胶材料的拉伸对比实验,选定HY-E620型硅胶作为软体手指的材料;开展了多种结构对软体手指弯曲性能影响的ABAQUS有限元仿真分析,确定了较优的结构;利用实验测定了不同驱动气压条件下单根软体手指弯曲角度与输出力的对应关系,并在0.08 MPa驱动气压下对多种水果进行三指抓取实验,验证了软体手指结构的合理性。最后,试制了六指包裹式气动软体采摘机械手,并分别对沙果、苹果、梨和橘子等进行了采摘实验。结果表明所设计的采摘机械手不仅对含3~6个果实的成串沙...

设计了一种类似于手指的末端执行器结构,包含3个“关节”,由邵氏硬度为83 A的热塑性弹性体(TPE)3D打印而成。因成型温度等因素对材料结构参数的影响,通过拉伸试验获取应力应变曲线,计算出基于Mooney-Rivlin模型下当前材料参数C10、C01,籍此有限元软件仿真分析其弯曲性能,进行弯曲性能试验对比分析有限元仿真结果。搭建试验台架进行抓取试验,有效抓取0~100 g范围内的试验物体。

人机协同操作是机器人研究的热点。基于自主搭建的用于人机协同操作的小型Delta并联机器人,对其进行了系统地理论建模及抓取实验研究。建立了系统的运动学约束方程,推导出机构的运动学正逆解方程,并在此基础上利用虚功原理建立系统的简化动力学模型。在工作空间内对末端进行抓取轨迹规划。为检验系统的可行性,搭建实验系统进行抓取实验研究,实验结果表明了该小型Delta机器人系统的可行性,为后续人机协同操作奠定理论和硬件基础。

采用独立化设计方法,将仿生手分为控制模块、手指模块、散热模块并进行单独设计,制作了集成化的仿生手,可以快捷地实现模块化手指的分离与组装。采用形状记忆合金丝作为驱动器,设计了可以实现驱动位移放大的凸轮结构,使S M A在驱动过程中的有效输出位移得到有效放大。在Matlab中对仿生手进行了运动空间仿真,并通过3 D打印制作了总质量为410 g的仿生手样机。采用温度反馈方式,提高了仿生手在不同温度环境中的响应能力以及对SMA的温度保护,对日常生活物品进行了抓取实验验证。结果表明,新型仿生手具有较大的抓取尺寸和抓取重量,具有拆装方便、控制简单、抓取稳定的优点,实现了控制与驱动的高度集成。