现有软体抓手多为多指结构,这种结构对于较大较长棒状物体的抓取效果并不理想,基于此设计制作了一种模块化气动扭转软体抓手,可由多个软体驱动器组成。首先使用ABAQUS软件对腔室角度45°、60°、75°进行有限元分析,选出较佳的腔室角度并设计单模块和双模块抓手。通过有限元仿真得到单模块和双模块抓手的气压-扭转角度、气压-末端输出力曲线。利用3D打印模具,通过硅胶浇注成型得到软体驱动器实体。通过模块化的组合后进行抓手的扭转、末端输出力和抓取试验,并将实验数据和仿真数据进行拟合,拟合结果表明仿真和实验结果基本一致。通过样机抓取实验测得单模块抓手和双模块抓手的抓取直径范围分别为1.31cm~3.28cm、1.02cm~6.27cm,抓取最大重量分别为0.3475kg、1.013kg。验证了所提出的气动扭转软体抓手对于棒状物体抓取的有效性和稳定性。

现有机械抓手多为刚性结构,对被抓物品的自适应能力差。为实现柔顺抓取常采用欠驱动的方式,由此带来设计的机械抓手结构复杂、控制难度大的问题,而且通常只能应用于特定的目标对象。设计一种结构与控制简单、自适应能力强的软体抓手。该抓手由三个具有纤维增强结构的软体弯曲驱动器作为爪子协调配合实现抓取任务,气体的可压缩性与软体驱动器的弹性使此抓手拥有可对易损物品无损抓取的良好特性。选取合理的性能参数后,采用3D打印出模具浇注硅胶的方式制作出特性优良的驱动器,同样采用3D打印的方式制作抓手的连接基座,同时,整个装置的气密性通过独特设计的结构得以保障。该抓手配合UR机械臂抓取形状大小各异物品的试验结果表明该抓手抓取稳定、自适应能力强、控制简单并且能够很好地实现无损抓取。

传统的多指协作软体抓手由于夹持力不足的问题,难以夹取细长物件。提出“Y”字形抓手,该抓手在气压作用下产生螺旋变形,对细长的物体进行缠绕而达到抓取物体的目的。但目前缺乏适合的方法来研究软体抓手的空间螺旋变形。应对这一问题,在分析软体驱动器平面变形原理的基础上,提出投影等效法;其次基于平面抓手与空间抓手在弯曲变形上所存在的几何关系建立了气压与螺旋变形曲线的非线性数学模型;最后开展对空间螺旋抓手的有限元仿真。结果表明,基于投影等效法所建立的数学模型能够较好的预测抓手的螺旋变形曲线,为预测空间软体螺旋抓手变形提供参考。

抓手的抓取模式包括指尖抓取和包络抓取,其中后者适用于体积较大物体,但受力状态较为复杂。以液压软体抓手为研究对象,提出了一种简化的包络抓取接触力建模方法。将软体执行器等效为若干刚性连杆,通过接触力分析获得了抓取物体的作用力矩。根据软体执行器的形变原理和抓取过程分析,获得了液压容腔驱动力矩与输入压力增量的关系,根据力矩平衡获得了接触力表达式。搭建了软体抓手包络抓取实验装置并确定了关键参数,分别开展了接触力模型验