半有源机器人柔顺指端的研究

提出了基于电流变流体机器人半有源柔顺指端的设计。对此指端的抓握提升能力进行了实验研究,针对电汉变流体的阻尼可控性,研究实现稳定接触与抓握的控制,将电场强度作为控制参数引入机器人手指抓握接触过程的动力学模型,并对此模型中接触力,位移及稳定时间进行了仿真。     

具有应变式触觉传感器的机器人柔顺指端

针对机器人抓握处于重力场中的等截面均质杆件操作,提出一种具有应变式触觉传感器的机器人柔顺指端的结构。在机器人平行抓握中,利用金属弹性薄板做弹性元件,应变片做触觉触感单元,实现对物体的长度和质量的感知,在指端的表面封装电流体实现软／硬抓握,另外,着重讨论了抓握系统的传感原理,试验表明,这种机器人指端具有良好的识别能力和稳定抓握能力。     

基于薄板变形的机器人柔顺触觉传感器研究

针对机器人抓握处于重力场中的等截面均质杆件，设计了一种基于薄板变形的柔顺触觉传感器。在传感器中，利用金属弹性薄板做弹性元件，应变片做触觉敏感单元，实现对物体的长度和质量的感知。在传感器的表面封装电流变流体实现了软／硬抓握。采用合理结构，使被抓物体横截面尺寸不受金属弹性薄板尺寸的限制，并保证金属薄板不被破坏．另外，着重给出了金属薄板的边界条件为一对边固定支撑，另一对边简单支撑的情况下传感器的测量原理。最后将传感器安装在机器人平行抓握手爪上，进行了抓握试验。实验表明，这种触觉传感器测量精度比较高，范围广，耐用性好。     

IPMC型柔顺手爪作动器的设计与性能测试

为克服传统手爪机构传动链多,耗能大,结构复杂等缺点,设计并制作了一种应用电致动智能材料(IPMC)的柔顺手爪。运用Pro/E软件设计IPMC手爪的主体结构,并分析其运动过程,最终装配完成IPMC手爪;运用激光位移传感器,精密电子秤和Canon相机测试了研制的4片IPMC驱动薄膜的末端位移,端部力和平均运动速度,并通过Labview测试系统对其进行采样和分析。实验结果表明:IPMC手爪驱动元件的角位移在3V电压激励下超过了180°(-3V电压下负向位移与+3V电压下正向位移之和);其末端位移大小为其自身(除固定部分外)总长;手爪驱动薄膜每片重量约为0.5mg,可抓握质量为1.6g左右的物体。该手爪结构简单、位移大、耗能低;同时,由于IPMC的柔顺特性,在抓取物体时它会贴附在其表面,而不破坏其表面精度。因此,这种手爪适用于抓取表面粗糙度要求高的物体。     

气动肌肉驱动手爪的设计与分析

安全柔顺地抓取物体是机器人手爪的一项重要指标,气动肌肉作为一种类似生物肌肉的柔性驱动器,可以有助于实现这一目标。讨论了基于生物运动机制的仿人两指手爪的结构和工作原理,建立了气动肌肉驱动手指夹持力的理论模型,指出气动肌肉的输入压力是决定手指抓取力与手指张角大小的唯一因素。实验证实了该手爪可有效地抓取多种易碎、柔软的物体。     

电流变流体机械特性振动响应的研究

电流变流体是一种新型的智能材料,在工程中有广泛的应用前景。本文利用自行设计的测试装置通过对测杆振幅、共振频率等参数的测定,研究电场作用下电流变流体刚度及阻尼变化。根据实验研究提出变参数的粘弹阻尼力学模型,描述电流变流体在电场作用下附加阻尼和附加刚度。     

一种电流变液体减振器的结构研究

电流变液体是指在电场作用下其流变性质能迅速发生变化的一类流体,基于这一原理我们分析了电流变流体的力学性能,针对电流变减振器的结构,论述了该电流变减振器模型的工作原理,建立电流变减振器阻尼特性计算的数学模型并进行仿真分析,对构成阻尼力特性影响的主要参数进行了研究。研究表明:电流变液体减振器的机械结构对充分体现电流变效应的功能,实现振动的有效控制起着重要作用。     

全气动柔顺装配手的研制

在分析研究了机器人手爪刚度在轴孔装配中对装配力影响的基础上，研制开发了两种基于空气本质柔顺概念的全气动柔顺装配手。实现了间隙比为0.09%的精密轴孔装配。     

电流变液机理及其研究现状

电流变液是一种在外加电场作用下表观粘度发生显著变化的液体，近年来，作为一种智能流体引起研究人员的广泛重视，本文阐述了电流变液的组成，作用机理，影响流变的因素及其在工程中的应用，介绍了电流变液在国内外的研究现状，并在此基础上提出了几个值得重视的问题。     

一种抓取特殊曲面物体手抓机构设计

介绍了一种抓取特殊曲面物体机器人手爪机构,说明了手爪对物体的吸取、位姿校正、防落保护和压紧定位机构的设计及其功能的实现,给出了物体位资校正的计算方法。     

基于BP网络的机器人多传感器手爪特征级数据融合

机器人手爪上装有多种传感器。为了保证手爪能完全、可靠地抓取工件，必须对这些传感器的数据进行融合。本文介绍了手爪上传感器的配置情况，进行手爪抓取工件实验，将BP神经元网络应用于传感器的特征级融合，得到手爪抓取工件的准确信息。     

RESEARCH ON BEHAVIORS OF ELECTRORHEOLOGICAL FLUID-BASED SEMIACTIVE ROBOT FINGERTIPS

ＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＢＥＨＡＶＩＯＲＳＯＦＥＬＥＣＴＲＯＲＨＥＯＬＯＧＩＣＡＬＦＬＵＩＤＢＡＳＥＤＳＥＭＩＡＣＴＩＶＥＲＯＢＯＴＦＩＮＧＥＲＴＩＰＳ①ＹｕｅＨｏｎｇＬｉＴｉｅｊｕｎＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｒｉｎｇ,Ｈ...     

The systematic design and fabrication of a three-chopstick microgripper

In this study, we constructed a new type of gripper for micron-sized objects using piezoelectric multi-layer benders. This new gripper is composed of three chopsticks: two are designed to grip micro-objects, and the third is used to help grasp and release the objects. It is well known that a micro-object is much easier to grasp than to release. Electrostatic, van der Waals forces and surface tension between the chopsticks and object are believed to be the main causes of adhesion. We introduced a third auxiliary chopstick to overcome these surface effects and to reduce the electrostatic forces between the object and chopsticks. All three chopsticks were made of tungsten wires with ends sharpened by etching, which minimises the van der Waals effect. We constructed a three-chopstick gripper for micro-objects and tested its functionality by holding and releasing a 100-micron diameter object. The experiment showed that the third auxiliary chopstick functions effectively.     

基于柔性并联连续体的灵巧操作手的设计及分析

提出了一种新型4-DOF柔性并联连续体机构，将该机构与末端绳驱动的抓手相结合，设计完成具有灵活抓取性能的操作手。将该柔性机构通过柔性支链等效的方式等效为传统刚性连杆的并联机构，并且运用螺旋理论对该机构进行自由度分析；采用经典的Cosserat Rod模型对机构进行运动学建模；通过对比分析三种并联连续体机构的可操作度，4-DOF并联连续体机构由于具有一个额外的扭转自由度，使得操作手能够更加灵活地抓取物体，在此基础上给出了一组操作手抓取的仿真实例。最后通过试验验证机构自由度以及运动学模型的数值解，并且实现操作手灵活抓取的性能。     

一种通用型气动软体夹持器的设计与分析

由柔性材料制成的末端软体夹持器依靠结构本身的弹性变形实现对物体的无损抓持,具有自由度高、适应性强的特性,在非结构化环境中具有广阔的应用前景。目前,多数软体夹持器功能单一,适应性差,难以实现对各种形状、尺寸物体的通用抓取。为解决这一问题,通过分析形状尺寸各异物体对软体夹持器结构及性能的要求,结合现有夹持器的优点,设计出一种中间部位能抓取体积较大目标、尖端部位可精确夹持细微物体的通用型气动软体夹持器。基于Yeoh模型建立夹持器变形角度与压力关系数学模型,使用ABAQUS软件对其进行正压和负压仿真,分析出夹持器的弯曲变形情况,得到其极限气压。通过实物的变形实验,得到仿真结果和实验结果相对误差为9.10%,验证了仿真的有效性和变形角度与压力关系数学模型的准确性。     

一种平面柔顺型夹持器

针对过渡配合的特点分析轴孔自动装本怕力学特性，达过渡配合条件下用平面柔顺的方法进行自动装配，研制了一种新的平面柔顺型夹持器，并探讨了其结构特点。     

基于傅里叶描述子的平面物体表征与抓取规划

针对传统抓取规划方法难以计算复杂轮廓物体、计算量大耗时长的弊端,以及基于深度学习的抓取规划方法物理模型简单、训练集制作耗时长的缺陷,提出了一种基于傅里叶描述子的平面物体表征及抓取规划方法。对物体进行图像采集和轮廓提取,将以散点形式表示的轮廓转化为傅里叶描述子,提取高阶项从而还原物体轮廓,构造了轮廓的参数方程。根据轮廓参数方程和接触点位置,使用不同接触模型构造抓取映射矩阵,采用凸包推进算法计算不同抓取位姿在力 力矩空间上的抓取性能指标。基于抓取性能指标,采用一种改进的粒子群方法进行抓取点规划,在二指夹持器和四指夹持器模型上进行了仿真验证。     

Remotely adjustable robotic grip force for the network-based assembly automation

In the past two decades, robotic assembly has evolved into a part of fully automated, networked production systems that are monitored and controlled from a remotely located central site. Unfortunately, a robotic gripper with a force feedback capability, which can be operated reliably over the Internet under the traffic delay, has not been properly addressed. This study presents a new gripper design of which control model relates the commanded voltage set point in a client computer to the corresponding grip force measured by a server computer. A prototype was developed, and the tests were conducted. The experimental results indicated that the gripper was able to apply and maintain a correct magnitude of grip force according to the types of parts being handled. The feedback control algorithms maintain a grip force at a required level even when the network delay is present. The developed gripper has a great potential for improving the efficiency of the networked, automatic production systems where a frequent changeover is prevalent.