自锁式欠驱动夹持器结构设计及优化

作     者：何淑婷 申燚 戴现令 邱贝贝 潘先锋 袁明新 He Shuting;Shen Yi;Dai Xianling;Qiu Beibei;Pan Xianfeng;Yuan Mingxin

作者机构：江苏科技大学机电与动力工程学院江苏镇江215600 连云港杰瑞自动化有限公司江苏连云港222006 

出 版 物：《机械传动》 (Journal of Mechanical Transmission)

年 卷 期：2022年第46卷第5期

页      面：93-99页

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重点研发计划“智能机器人”重点专项(2018YFB1309100) 江苏省科技成果转化专项资金(BA2019092) 2021年张家港市产学预研资金项目(ZKCXY2130)。 

主　　题：圆盘类工件 自锁 欠驱动夹持器 遗传算法 优化设计 

摘      要：为了避免自动化生产线上机器人因多品种、多尺寸圆盘类工件夹持时的频繁换夹,提高机器人夹持稳定性和安全性,设计了一种自锁式欠驱动夹持器并进行了结构优化。基于欠驱动原理完成夹持器的结构设计,并通过夹持构型与夹持过程分析,确保了结构自锁和包络夹持的可行性;根据虚功原理及连杆机构的矢量封闭方程,构建了夹持器自适应抓取状态下的静力学建模;根据夹持器各指节夹持力平衡,建立了结构参数优化模型,并引入遗传算法实现了参数优化。数值测试结果表明,相比经验法和Fmincon算法,遗传算法优化的目标值误差分别减少70%、62.5%,且夹持器的夹持力最大偏差分别减少78.3%,61.4%,验证了文中欠驱动夹持器遗传优化设计的优越性,满足了夹持器通过各指节力平衡实现稳定夹持的要求。