面向草莓抓取的气动四叶片软体抓手研制

农林业中果蔬的自动化采摘需求日趋强烈,末端抓手是实现无损采摘的关键。传统的末端抓手以刚性结构居多,现有的各种柔性抓手也存在抓取力不足、包覆性不佳等缺点。本文以草莓的无损采摘为研究对象,提出将草莓外部轮廓曲线作为设计曲线,设计了一种新型气动四叶片软体抓手。首先,对软体抓手的结构做仿真优化,提出一种安全地附着在目标物表面的设想。然后,在进行草莓表面的最小破坏应力试验的基础上,测试了软体抓手的末端力,验证了其实现无损抓取的可行性。再次,利用动态捕捉技术,研究了软体抓手叶面的弯曲变形规律。最后,选择使用弧线型气体通道的软体抓手进行了草莓抓取测试,结果证明了气动四叶片软体抓手可以实现草莓的无损抓取,抓取成功率达90%,破损率为2%,表明所研制的四叶片软体抓手用于草莓抓取时具有良好的稳定性和实用性,可用于草莓采摘的末端执行器。本研究也可为其他易损果蔬的采摘技术提供理论基础和技术支撑。     

网络式气动软体驱动器设计、制造与实验

采用硅胶材料设计了一种网络式气动软体驱动器,软体驱动器在通气条件下可实现弯曲变形。设计了驱动器模具,并制作了驱动器样机,进行了驱动器静力学实验与有限元仿真。结果表明：软体驱动器具有较好的柔性和灵活性,最大弯曲角度可达到323°。该研究为软体驱动器的进一步应用奠定了基础。     

一种基于介电弹性体驱动的软体机器人设计方法

针对某些极端环境下不利于人工操作的工程探测问题,本文通过对软体机器人材料、结构、制造方法以及步态控制4个方面进行研究,提出了一种新型4足爬行软体机器人的设计方法.机器人身体是由硅酮介电弹性体(dielectric elastomer,DE)薄膜和单壁碳纳米管薄膜组成的一种柔软结构,为降低软体机器人驱动电压,限制了DE和...     

软体弯曲驱动器设计与建模分析

设计一种新型软体驱动器,对其结构和弯曲原理进行了分析,利用Yeoh模型建立了适用于该类型软体驱动器的数学模型。使用Solidworks软件建立模型,并将其导入Abaqus CAE软件中进行弯曲变形仿真分析。制作了软体驱动器,并对其弯曲变形进行了实验测试。新型软体弯曲驱动器结构的理论分析、有限元仿真计算和实际实验结果较为一致,获得的弯曲角度与内部气压的关系数据可为软体驱动器的控制设计提供依据。     

一种新型草莓采摘机末端执行器的设计与实现

设计一种人工操作辅助采摘推行的草莓小车,重点对采摘末端执行器进行设计与分析,该装置主要由送料和传动结构、采摘末端执行机构、果实收集机构和车体组成,以微型电机为动力源,刀片和同步带组合,实现草莓根茎的切断、果实夹持、输送、收集的一体化作业,该机器的研制可以提高劳动效率,同时也为解决同等问题提供一种验证手段.     

颗粒驱动软体驱动器设计及FEM-DEM运动分析

颗粒物质具有流动传压和阻塞刚化的双相特性,是变刚度软体机器人的理想驱动介质.由于颗粒物质复杂的力学特性,颗粒驱动软体机器人运动预测极具挑战性.综合考虑颗粒物质的离散性和超弹软体型腔的连续性,本文提出了一种基于FEM-DEM耦合计算的软体驱动器运动分析方法.为降低颗粒充入软体型腔时的局部径向膨胀,设计了具有径向增强约束的弯曲驱动器软体型腔结构.利用FEM-DEM耦合计算方法对此驱动器的运动变形规律进行了分析,同时采用基于颗粒物质Mohr-Coulomb连续介质模型的FEM开展了对比计算.利用3D打印和硅胶浇注技术制造驱动器样机,测试了软体驱动器的运动特性及变刚度能力.研究结果表明:与基于Mohr-Coulomb模型的FEM相比,利用FEM-DEM耦合计算方法,可使驱动器弯曲角度的预测精度提高约14.3%;使用较小直径的颗粒介质可以提高机器人的变形能力;与前期研究中的原始方案相比,本文提出的径向增强约束驱动器在不削弱刚度调节能力的前提下,最大弯曲角度从48.9°提升至了72.7°.     

气动软体自折叠机械臂的驱动和负载性能

提出由气动自折叠机械臂和气动关节构成的全软体空间捕获机器人方案. 基于折纸理论设计气动自折叠机械臂结构初始构型,研究气动自折叠机械臂的驱动特性和负载性能;进行气动机械臂的充气驱动试验,得到气压-伸长量关系曲线;基于非线性有限元法,分析气动机械臂驱动过程的大变形和应力应变分布. 结果表明,充气段和排气段的曲线均呈非线性变化,整个驱动过程的滞回曲线明显,验证了其充气驱动-排气自折叠的驱动特性. 通过负载能力试验和仿真分析,评估气动机械臂的负载能力. 随着设计气压不断变大,拉伸负载能力变小,滞回环变大,而抗压负载能力变大,滞回环变小. 所研究的气动自折叠机械臂为实现全软体空间捕获机器人提供技术支撑.     

基于ADAMS的气动内曲线马达曲线形状优化

在ADAMS中建立内曲线马达的参数化模型，将柱塞滚轮的径向加速度作为目标，对定子内表面的曲线形状进行优化．同时进行了动力学仿真，获得最佳的定子内表面曲线形状．     

常用硅胶材料软体气动夹爪夹持性能的仿真研究

硅胶作为气动夹爪的软体材料,其对夹爪的夹持性能有直接影响.采用有限元数值仿真方法对4种常用硅胶材料的气动夹爪进行夹持性能分析,探究Ecoflex 00-30、Ecoflex 00-50、Dragon skin 10和Dragon skin 30材料的影响.通过单轴拉伸试验测定硅胶材料的变形特性;采用不同的本构模型对材料...     

基于ABAQUS的气动软体径向膨胀驱动器结构优化 #br#

采用ABAQUS有限元分析方法对径向膨张驱动器径向膨胀量进行了结构优化，基于Yeoh本构方程建立驱动器本体硅胶材料模型进行静力学试验与仿真试验验证其材料模型的正确性，利用ABAQUS有限元分析软件对五个结构设计因素进行了仿真分析，分析各结构因素对其径向膨胀量的影响，确定其最佳设计方案；结果表明：限制层厚度c、形变层厚度b、气室高度h、圆角R是影响其膨胀量的关键因素，最佳设计参数为限制层厚度4mm、形变层厚度2mnm、气腔数量4、气室高度12mm、圆角8mm。     

基于优化设计理论的桥梁有限元模型修正

为改善桥梁有限元建模的精度,降低理论模型计算结果与实验结果之间的误差,采用模型修正技术对建立的初始有限元模型进行修正.利用桥梁模态参数识别结果,以频率残差和实测自由度上振型分量残差加权和最小为优化计算目标,无须振型扩阶,避免了由此引入误差的影响.依据工程经验对修正参数和频率变动施以约束条件,将有限元模型修正问题归结到约束优化问题.问题的求解采用基于梯度下降的优化迭代算法.仿真结果表明,经过修正后的有限元计算模型计算结果与实验结果非常接近.可以应用于动力实验模型修正.     

用于康复训练的分段式气动软体驱动器

针对手指康复训练中软体驱动器贴合度低、灵活性差、运动传递不准确等问题,基于仿生原理设计分段式气动软体驱动器. 通过3个具有锯齿结构半波纹管气囊实现软体驱动器的分段弯曲,嵌入柔性应变传感器实现软体驱动器本体感知. 建立半波纹管气囊弯曲变形数学模型,借助有限元分析对半波纹管气囊进行分析,研究壁厚、波纹宽度、波距和波纹数目对该气囊弯曲性能和末端输出力的影响,选取软体驱动器尺寸参数. 采用3D打印技术及失蜡铸造工艺,制作分段独立驱动的软体驱动器. 特性测试结果表明：分段式软体驱动器最大弯曲角度为302°,末端输出力为3.33 N,能够带动手指进行分关节康复训练,内嵌的柔性应变传感器可以实时监测软体驱动器弯曲状态.     

渡槽结构优化研究及实现

针对渡槽的纵坡、跨度、断面形式及结构计算方法采用优化设计 ,得到输水渡槽的经济、合理的结构型式和尺寸 ,并在深圳市东部供水水源工程中实现 ,获得良好的经济效果 .     

基于切换预测的位置信息辅助软切换算法

为了对WCDMA网络中的软切换算法进行优化,提出了基于切换预测的位置信息辅助软切换算法。该算法以UTRA软切换算法为基础,根据移动台的不同位置信息进行软切换预测,然后对切换门限进行动态调整,进而可以提高系统性能。采用具体的仿真模型进行了仿真实验。仿真结果表明,与UTRA软切换算法相比,本文算法在MASN和AUSR性能指标上有较大的改善,并且能够维持稳定,从而提高了系统的资源利用效率。     

大行程两自由度微定位夹持系统的设计与优化

为了实现微操作系统中微夹持器的精密定位,增加其可达定位空间,提出大行程两自由度微定位夹持系统. 基于2移1转(2T1R)型柔性运动副,设计两自由度微定位平台,并将其与微夹持器相结合,设计微定位夹持系统的结构;采用简化的线弹性梁模型建立微定位平台力?位移关系、丢失运动和固有频率的理论模型,并采用欧拉?伯努利梁模型与能量守恒定律建立微夹持器力?位移关系、位移放大倍率和固有频率的理论模型;以提高微定位夹持系统的静、动态性能为目标进行参数优化;通过有限元仿真验证理论模型的正确性,并给出微夹持器的可达定位空间. 结果表明,微定位夹持系统设计具备有效性与可行性.     

基于RTD曲线连铸中间包优化设计数值模拟

为了优化连铸中间包内型,采用数值模拟方法计算钢液在连铸中间包内的停留时间分布（RTD）,并通过RTD曲线分析了连铸中间包内挡坝高度和位置对其钢液流场的影响。结果表明,结构优化后的连铸中间包钢液流场趋于合理,死区体积分数由原始方案的17.62%降至13.29%,且钢液在连铸中间包内的停留时间变化不大。     

基于不同扩张模拟方式的支架优化设计

为选取一种简洁而有效的支架扩张模拟方式,用于基于有限元分析的结果对支架进行优化设计,本文选用典型的菱形支架作为算例,采用目前两种常用的支架扩张模拟方式:球囊内施加内压和球囊内施加径向位移,利用与改进的拉丁抽样法相结合的Kriging替代模型优化算法,以减小支架扩张过程中的"Dogbon-ing"效应为目的,分别对支架进行了的优化设计,得到了这两种模拟方式下的优化结果.数据结果表明,基于球囊内施加内压模拟分析的优化结果更符合现有的设计理念.