一种气动柔性机械手工作的模型研究

提出一种波壳伸缩式的弯曲关节,及其构成的机械手。此关节采用板弹簧为柔性骨架,波壳弹性体受气压后轴向膨胀作为肌肉动力。文中给出了关节的结构,着重分析了气体压力与弯曲变形参数的静态模型。由此导出悬臂端在受力偶、法向力和一大小、方向不断变化的切向力的共同作用下,悬臂梁大挠度变形的数学模型,并采用网格与逐次逼近凑解法求得模型的数值解。     

一种气动柔性机械指关节结构及其对操作压强的响应计算

提出一种波壳伸缩的手指关节,多关节的手指可组合成操作机械手。此关节采用板弹簧为柔性骨架,橡胶波纹管受气压后轴向膨胀作为肌肉动力。关节弯曲角度与关节内的气体压强有关;柔性的关节,有缓冲作用。文中给出了关节的结构,建立了关节弯曲变形的数学模型,推导出理论上确定变形状态与操作压强关系的一组非线性积分方程。同时研究了非线性行为的实用设计计算方法。     

一种摆动式柔性关节的遥控仿生机器鱼

该文提出一种波壳伸缩式摆动式柔性关节 ,突出了由弯曲关节构成的仿生机器鱼的设计。此关节采用板弹簧为柔性骨架 ,波壳弹性体受气压后轴向膨胀作为肌肉动力。文中给出了柔性关节的简单结构、仿生机器鱼的基本构造、接受与控制系统的硬件组成以及驱动系统的原理     

气动式柔性限自由度机械手指

介绍一种气动式柔性限自由度机械手指,多个手指可组合成操作机械手。机械手指的各关节采用圆柱或圆锥弹簧为柔性骨架,圆柱或圆锥弹性体受气压后膨胀作为肌肉动力。关节弯曲角度和抓握力与关节内的气体压强有关;采用弹性结构的关节,缓冲性好;限制了关节的自由度,使关节不会侧弯。文中给出了手指的结构、气动原理与控制方法。     

柔性关节板弹簧骨架大挠度变形的数值计算方法

对板弹簧为柔性骨架关节的弯曲角度、位移等与弹性波纹管内腔气体压力之间的静态模型进行研究。由此得出悬臂梁在受一大小变化的力偶和一大小、方向不断变化的切向力的共同作用下,悬臂梁大挠度变形的数学模型。通过MATLAB常微分方程法求得模型的数值解。     

基于弹性体材料仿生手的设计、制造及其控制

软体机器人是近年来的研究热点,涉及信号检测、控制、致动等多个方面。基于弹性体材料设计制备了一种符合人体手指运动规律的弯曲致动器及其仿生手和电容式可拉伸传感器。仿生手总共设计有14个弯曲关节,且每个弯曲关节都由外部管道独立控制,当外部气压达到50 k Pa时,手指关节能够实现90o的弯曲变形,最大指尖压力为210m N。可拉伸应变传感器在200%应变下表现出良好的稳定性和可逆性,将传感器贴在手指关节上具有监测手指运动的功能。最后,将传感器贴于手套上作为可穿戴器件,通过单片机控制系统采集手套上传感器由于手指弯曲产生的信号,信号经蓝牙传输,实现对气动回路的有效控制,最终完成对仿生手的远程实时操控。研究结果可应用于远程交互、生命科学等领域。     

气动式摆动柔性关节多状态下的模型与仿真

提出一种结构新颖的摆动柔性关节,给出了关节的基本结构,说明了气压传动的工作原理,确立了弯曲的弹性波壳内腔体积与弹性波壳整体弯曲角度之间的积分方程,结合受力分析,建立了关节角位移与弹性波壳内腔的压力间的数学表达式。在两种工作状况下,构造了关节角位移与时间量之间的动态模型,并进一步根据示例进行动态仿真和分析。     

一种气-液复合驱动柔性关节的建模与动态仿真

提出一种结构新颖的柔性关节，此关节具有缓冲性好、动作灵敏的特点，多关节可组合成操作机械手。给出了关节的基本结构和工作原理，结合受力分析，建立了关节角位移与弹性波壳内腔压力间的数学表达式，确立了弯曲的弹性波壳的内腔体积与波壳整体弯曲角度之间的积分方程，构造了关节角位移与时间量之间的动态模型，并进一步根据示例进行了静态分析与动态仿真。     

人工肌肉构成的多自由度柔性弯曲关节的模型研究

该文提出一种由压缩空气驱动而轴向膨胀的人工肌肉,采用圆杆弹簧为柔性骨架,多个人工肌肉可构成多自由度柔性弯曲关节。文中给出了关节的结构,介绍了手指关节的气动原理与控制方法,分析了弯曲角度与弹性体内腔气体压力的静态模型,得出了数学模型的数值解。     

一种铰链式气动缓冲性关节的建模与动态仿真

提出一种结构新颖的、弹性波壳伸缩的缓冲性手指关节,关节具有缓冲性好的特点,多关节可组合成操作机械手。文中给出了关节的基本结构和工作原理,结合受力分析,建立了关节角位移与弹性波壳内腔的气体压力之间关系的数学表达式与静力分析算法,同时确立了关节角位移的动态模型,并进一步根据示例进行静态分析与动态仿真。     

大柔性灵巧手指弯曲仿真研究

针对传统机器人灵巧手弯曲柔性度不足等问题,提出了一种新型气动柔性弯曲关节—大柔性灵巧手指。为验证大柔性灵巧手指转角静态模型的正确性,首先,将该手指等效为悬臂梁,然后,通过ANSYS仿真软件模拟了手指在不同内腔气压下的弯曲模型,建立了手指弯曲角度与内腔压力的仿真关系曲线,结果显示该仿真关系曲线与手指转角静态模型曲线基本吻合;最后,通过实验研究得到了手指实际弯曲角度与实际内腔压力之间的数据关系,并通过Matlab软件整理仿真与实验数据得出了理论弯曲曲线与实际充放气曲线对比图。研究结果表明,该大柔性灵巧手指转角静态模型是正确的,这可为以后手指的进一步研究奠定一定的理论基础。     

变载荷作用下柔性关节板弹簧的大变形分析与强度计算

提出一种由气缸驱动的柔性机械手关节,关节采用板弹簧作为骨架。板弹簧的变形等效于自由端受特殊变载荷作用的弹性悬臂梁的大变形,其特殊变载荷是一个方向和大小都随气缸压力而变化的载荷。建立了悬臂梁静态变形的微分方程,采用简单的微分计算方法得出不同气缸压力下板弹簧任意位置的变形倾角、变形位移及应力的数值解。绘制其变形曲线和应力曲线,分析板弹簧的变形和应力分布情况,并校核了板弹簧最大应力处的强度。     

三角形柔性铰链的建模与分析

作为一种旋转单元,三角形柔性铰链可以组合为性能更加优良的柔性模块或柔性机构,如车轮形铰链、蝶形铰链等。建立准确的受力模型,分析其载荷—位移特性成为设计复杂铰链或机构的关键所在。基于近似的悬臂梁模型,建立三角形柔性铰链在同时受到弯矩、切向力和轴向力作用下精确的转角模型。得到未被近似的轴漂计算公式,并根据公式推导实用的轴漂模型。转角和轴漂模型都简洁地表征了载荷—位移关系,最后,通过有限元分析验证了所建立的模型的准确性。     

基于橡胶波纹管的柔性机械手臂设计

柔性连续型机器人,相比离散关节型机器人具有高适应性与安全性的特点.针对多种应用领域,介绍一种使用压缩气体驱动的柔性连续型机械手臂原型机,利用其执行器由柔软材料制造装配而成的特点,它在抓取过程中能更好的保护表面脆弱的物体.使用橡胶波纹管,设计、制造并装配为执行器、执行器组及机械手臂,搭建实验台,建立执行器的伸长量与其内部...     

Analysis and modeling for flexible joint interfaces under micro and macro scale

The flexible joint interfaces with random topography are re-constructed by data point cloud obtained by experimental measurements and a contact model between two rough random surfaces is established. Contact analysis is conducted by FEM considering the elasto-plastic constitution of the material. An exponential relationship model between normal pressure and normal deformation of the joint interfaces is presented by least-square method, and furthermore, the normal contact stiffness expressions of unit area of the joint interfaces are deduced. In order to use micro-scale model to deal with large scale practical engineering interfaces, a cantilever structure connected by bolted joint is taken as a macro scale example, and its dynamic model is established with the pressure distribution on the interface and real contact area obtained by simulations and experiments. Modal test experiments are conducted, and the first three natural frequencies and frequency response functions are obtained to validate the model.     

串联臂压电微电机驱动机理的研究

二级串联压电双晶片（串联臂）一端固定时，在特定的电信号控制下，自由端将沿椭圆轨迹运动。以串联臂为驱动元件，可用来驱动端面与其相接触的转子转动，构成串联臂压电微电机。研究了串联弯曲臂压电微电机的工作原理，设想了串联臂压电微电机的结构。     

悬臂式柔性支撑柱面气膜密封力学性能研究

基于三维SolidWorks软件建立柱面气膜悬臂式柔性支撑结构模型,分析柔性支撑结构对柱面气膜密封结构稳定性的影响;采用单向流固耦合的仿真方法,研究悬臂支撑板厚度、支撑结构材料、悬臂支撑数量,以及气膜操作参数转速和压差,对悬臂式柔性支撑结构和浮环的最大变形、最大应力应变有影响。结果表明：随悬臂支撑板厚度增大,平均变形量和平均等效应力减小;随悬臂支撑板数量增加,最大变形量逐渐减小,最大等效应力先增大后减小;研究的铝合金、铍青铜、不锈钢及钛合金4种悬臂支撑板中,不锈钢材料悬臂支撑板的最大变形量最小,承受的最大等效应力最大;随着转速和压差的增加,悬臂支撑板最大变形量以及最大等效应力均逐渐增加。在研究范围内,柔性支撑结构可以减小浮环的变形量,浮环变形量小于最小气膜厚度,保证了密封结构稳定运行。