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轮毂电机端盖总成压装轴承抓取机构设计分析

机床与液压 2022年第24期50卷 82-86页

作者：杨路超沈婷婷陈啸邱自学南通大学机械工程学院江苏南通226019

轮毂电机端盖总成单机压装效率低、工序分散。在分析轮毂电机端盖总成结构及压装工艺的基础上,设计“轴承-端盖-油封”一体式压装装置。压装装置中,轴承抓取机构利用O形圈与轴承内圈之间的摩擦力实现轴承的抓取。提出一种根据所需摩擦... 详细信息

轮毂电机端盖总成单机压装效率低、工序分散。在分析轮毂电机端盖总成结构及压装工艺的基础上,设计“轴承-端盖-油封”一体式压装装置。压装装置中,轴承抓取机构利用O形圈与轴承内圈之间的摩擦力实现轴承的抓取。提出一种根据所需摩擦力大小,利用Lindley公式、经验公式等进行O形圈选型计算及沟槽设计的方法。根据仿真方案进行样机试制,结果表明:设计的轴承抓取机构能够实现轴承的稳定抓取压装以及压装后与轴承自动分离。

关键词：轮毂电机抓取机构 O形圈摩擦力

多模式刚柔结合欠驱动抓取机构设计与半闭环恒力控制

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多模式刚柔结合欠驱动抓取机构设计与半闭环恒力控制

作者：冯梓泓佛山科学技术学院

学位级别：硕士

抓取机构是一种典型的机器人末端执行器,主要用于执行抓取、搬运、放置、释放等操作,在产品分拣装配、农业采摘、微纳操作等领域应用广泛。近年来,随着机器人工作环境由结构化环境向具有操作对象不确定、操作任务复杂等特征的非结构化... 详细信息

抓取机构是一种典型的机器人末端执行器,主要用于执行抓取、搬运、放置、释放等操作,在产品分拣装配、农业采摘、微纳操作等领域应用广泛。近年来,随着机器人工作环境由结构化环境向具有操作对象不确定、操作任务复杂等特征的非结构化环境发展,自适应抓取机构已引起国内外研究者广泛关注。在传统研究中,刚性欠驱动抓取机构、软体抓取机构和柔顺抓取机构是三类典型的自适应抓取机构。但是,受限于刚性接触与刚性冲击、驱动单元运动分辨率与响应速度以及柔性材料特性,上述自适应抓取机构难以满足操作的安全性、灵巧性或负载能力要求。为了解决刚性欠驱动抓取机构的刚性接触与刚性冲击问题,并克服软体抓取机构和柔顺抓取机构响应速度慢、负载能力低的缺点,可以采用刚柔结合的设计思想。在目前研究中,刚柔结合抓取机构主要分为驱动柔性化和铰链柔性化两类,驱动柔性化通过绳牵引和气动等柔性驱动方式代替传统的电机直接驱动,以减少驱动源带来的刚性冲击。铰链柔性化利用柔性铰链对抓取机构中的刚性铰链进行替代,以增加抓取机构的自适应能力。但是,这两类刚柔结合抓取机构并未解决执行端与抓取对象的刚性接触问题。此外,为了提升刚柔结合抓取机构在抓取操作中的稳定性与安全性,需要对抓取机构输出力进行恒力控制。在现有研究中,抓取机构输出力恒力控制一般为全闭环控制,要求在抓取机构执行端布置力传感器,影响了实际操作的灵巧性。针对上述两个问题,本文对多模式刚柔结合欠驱动抓取机构的设计与半闭环恒力控制进行研究,主要内容如下。首先,将柔顺机构和柔性材料引入刚性欠驱动抓取机构,提出一种新型多模式刚柔结合欠驱动抓取机构,消除执行端与抓取对象的刚性接触,并通过多模式操作进一步提升操作灵巧性。具体内容包括:设计了平面二指多模式欠驱动抓取机构的刚柔结合方案并进行优选,该抓取机构具有两种抓取模式,分别为两点抓取和包络抓取;对两种抓取模式进行静力学建模,并考虑柔性结构变形,修正抓取力静力学模型;进一步基于修正模型,对机构尺寸参数进行优化设计,综合提升机构在两点抓取模式与包络抓取模式下的载荷输出性能;最后,对刚柔结合方案优选、修正模型以及参数优化的有效性进行仿真验证。然后,基于修正后的抓取力模型,设计了多模式刚柔结合欠驱动抓取机构输出力半闭环PID恒力控制模型,在机构执行端没有布置传感器的条件下,实现恒力抓取。具体内容包括:设计多模式抓取力半闭环PID恒力控制策略;结合修正模型,在两点抓取与包络抓取模式下,对抓取机构进行逆向静力学建模;综合控制策略与逆向静力学建模,形成多模式抓取力半闭环PID恒力控制算法,进而对恒力控制算法进行仿真验证。接着,对所提出的多模式刚柔结合欠驱动抓取机构及所设计的半闭环PID恒力控制算法进行实验验证。具体内容包括:通过搭建抓取机构测力平台,验证修正后的抓取力模型的有效性;考虑柔性结构变形时对抓取等效尺寸的影响,并基于恒力控制实验分析,建立考虑柔性结构变形的抓取对象等效尺寸拟合函数模型,以实时求解等效抓取尺寸;通过搭建抓取机构输出力控制测试系统,验证抓取力半闭环PID恒力控制的快速性、准确性与稳定性;运用尺寸、形状、物理特性不同的操作对象,通过抓取实验,验证抓取机构的抓取性能。最后,总结全文并对未来工作进行了展望。

关键词：刚柔结合抓取机构欠驱动恒力控制

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一种气动旋转抓取机构的应用

机电技术 2023年第1期 51-54页

作者：康文波漳州宏发电声有限公司厦门分公司福建厦门361021

介绍一种气动旋转抓取机构,利用旋转缸进行被抓取物品的角度调整,通过改变旋转缸转轴的位置来调节两抓取位置的高度差和水平差,可靠应用于90°旋转搬运的场合。

关键词：气动技术 90°旋转抓取机构

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在轨组装机器人抓取机构设计与控制系统研究

机械传动 2019年第2期43卷 79-84页

作者：朱嘉琦韩哈斯敖其尔于鹏韩康吴清文中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

根据在轨组装空间望远镜关键技术的研究需求,为有效实施在轨组装服务,设计了在轨组装机器人及子镜组装分系统的地面验证方案,并对组装机器人的末端抓取机构进行设计分析。该抓取机构采用插入式抓取、胀紧式锁紧方案。同时,对组装机器人... 详细信息

根据在轨组装空间望远镜关键技术的研究需求,为有效实施在轨组装服务,设计了在轨组装机器人及子镜组装分系统的地面验证方案,并对组装机器人的末端抓取机构进行设计分析。该抓取机构采用插入式抓取、胀紧式锁紧方案。同时,对组装机器人的控制系统方案进行详细阐述;经过分析计算,该设计能够满足在轨组装空间望远镜地面验证阶段的应用需求。

关键词：在轨组装抓取机构闭环控制

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香蕉采摘机械手抓取机构设计及仿真

湘潭大学自然科学学报 2012年第3期34卷 114-117页

作者：王红军李馨富黄国钢邹湘军华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室广东广州510642

基于香蕉的种植特点和人工采摘特性,模拟人工采摘行为,对香蕉采摘机械手的抓取机构进行设计.利用三维软件构建了采摘机械手抓取机构的三维模型并将此模型导入到ADAMS对虚拟样机进行仿真分析,通过实验数据与仿真结果进行比较,验证了采摘... 详细信息

基于香蕉的种植特点和人工采摘特性,模拟人工采摘行为,对香蕉采摘机械手的抓取机构进行设计.利用三维软件构建了采摘机械手抓取机构的三维模型并将此模型导入到ADAMS对虚拟样机进行仿真分析,通过实验数据与仿真结果进行比较,验证了采摘机械手抓取机构设计的合理性,为香蕉采摘机械手的结构设计及仿真提供了一种可行的方法.

关键词：香蕉采摘机械手抓取机构虚拟样机

一种基于ADAMS的新型货物抓取机构优化设计

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包装工程 2015年第3期36卷 80-84页

作者：王圣辉杨臻李翔飞原永亮中北大学太原030051

目的为移动平台设计一种新型抓取机构以完成生产线上货物的搬运装箱,并对该机构的性能进行优化设计。方法通过使用三维建模软件和动力学仿真ADAMS软件,对抓取机构进行参数化优化设计,得到抓取机构的运动规律和曲线,对其中的关键影响因... 详细信息

目的为移动平台设计一种新型抓取机构以完成生产线上货物的搬运装箱,并对该机构的性能进行优化设计。方法通过使用三维建模软件和动力学仿真ADAMS软件,对抓取机构进行参数化优化设计,得到抓取机构的运动规律和曲线,对其中的关键影响因素进行参数化优化仿真分析。结果优化结果表明,抓取时间每增加0.2 s,货物与离合爪的接触力降低10 N左右,且货物与离合爪之间的接触力在75 N左右波动。合理的控制抓取时间、货物的速度和刚度系数可以有效地提高抓取机构的平稳性。结论通过仿真分析,得到了相对最佳、适用于快速抓取的接触力分布曲线,在对多体机构的运动规律和优化设计的预测方面,通过ADAMS软件可以提供有力的证据,对改进设计具有参考价值。

关键词：抓取机构参数化优化设计 ADAMS仿真

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桁架式抓取机构齿轮齿条关键部位设计与分析

桁架式抓取机构齿轮齿条关键部位设计与分析

作者：席唯中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

抓取机构作为一种可以代替人体手臂搬运工件的装置,大大地节省了人力以及提高了工作效率,其广泛地应用于现代工业之中。齿轮齿条传动作为桁架式抓取机构中的重要零件,主要用于实现抓取机构爪部的直线往返移动。齿轮齿条传动的可靠性及... 详细信息

抓取机构作为一种可以代替人体手臂搬运工件的装置,大大地节省了人力以及提高了工作效率,其广泛地应用于现代工业之中。齿轮齿条传动作为桁架式抓取机构中的重要零件,主要用于实现抓取机构爪部的直线往返移动。齿轮齿条传动的可靠性及精度较为严重地影响整个抓取机构的稳定性,精密性以及使用寿命。此外,由于一部分抓取机构的工作环境较为恶劣以及齿轮齿条制造工艺的差别,齿轮齿条有时会出现一些细小的缺陷,而这些缺陷将严重影响齿轮齿条的传动精度及使用寿命。随着所需搬运工件的体积及重量的增大,齿轮齿条传动的工作条件更加的复杂及苛刻。因此,对于齿轮齿条传动的静态分析,动力学分析以及缺陷分析对现代抓取机构的发展及优化有着重要的地位。本文根据常见工况,将基于WORKBENCH软件研究不同的载荷,速度,负载及缺陷对齿轮齿条的影响,具体内容如下:1.基于常见工况,自主设计一款桁架式抓取机构,并以此为基础,对该设计中的齿轮齿条传动进行有限元分析。2.对齿轮齿条接触下的模态进行分析,了解到相互接触下的齿轮齿条的每阶固有频率和相应振型,提供了可靠的动态特性数据,避免出现共振现象。3.基于WORKBENCH对不同负载、不同转速、不同摩擦系数下齿轮齿条的接触状态进行分析研究。得到齿轮的等效应力及接触应力易随负载的增大而增大,而转速的提高很可能对齿轮的疲劳强度影响不大,转速与摩擦系数均可能对齿轮的接触疲劳有较大影响。4.对齿轮齿条的疲劳寿命进行分析,随着负载的增加,齿轮齿条的寿命都出现逐渐下降的现象,而随着摩擦系数的增加,齿轮更容易出现接触疲劳。此外通过雨流法及Miners累积损伤模型,利用MATLAB软件得到不同负载和摩擦系数下的齿轮疲劳寿命,并与通过WORKBENCH模拟得到的齿轮疲劳寿命进行了比较。从而得知,WORKBENCH默认齿轮受到的载荷为完全对称循环载荷将对齿轮的疲劳寿命的计算具有较大影响。5.对齿轮上不同部位的凹坑缺陷和在齿轮同一位置上不同大小的凹坑缺陷进行动态接触分析,齿条与齿轮接触处的凹坑相对于其他部位应力最大,随着齿轮的凹坑变大,齿轮的应力集中则可能表现得更加明显。

关键词：抓取机构有限元应力疲劳缺陷

卷轴形介电弹性体驱动器的理论分析及其抓取机构研究

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卷轴形介电弹性体驱动器的理论分析及其抓取机构研究

作者：刘元卿哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

介电弹性体是一类能够在电场作用下产生大变形的智能软材料,它不仅可以实现机械能和电场能的相互转换,而且具有质量轻、响应速度快、能量密度高、生物亲和性好等优点。目前,科研人员已经研发了多种类型的介电弹性体驱动器,使其在生物医... 详细信息

介电弹性体是一类能够在电场作用下产生大变形的智能软材料,它不仅可以实现机械能和电场能的相互转换,而且具有质量轻、响应速度快、能量密度高、生物亲和性好等优点。目前,科研人员已经研发了多种类型的介电弹性体驱动器,使其在生物医学、工业生产和航空航天等领域展现出巨大的发展潜力和应用前景。本文制作了一种新型的卷轴形介电弹性体驱动器,并从理论分析、仿真模拟、设计制作、性能测试和具体应用等方面进行了系统研究。（1）在理论分析方面,基于热力学系统中的Helmholtz自由能研究了该驱动器的初始状态以及在电压和外载荷作用下的状态曲线。通过考察介电弹性体的多种失效形式描绘了驱动器的许用区间,并研究了轴向伸长率和电荷量等指标对其变形能力的影响。最后,利用neo-Hookean模型和Yeoh模型分析了驱动器的电致变形,讨论了介电弹性体薄膜的厚度等参数对电致应变的影响。（2）在仿真模拟方面,利用Yeoh模型和粘弹性模型对驱动器的简化模型进行有限元数值模拟,得到该驱动器在力电耦合作用下的电致变形量。（3）在设计制作方面,基于理论模型优化了驱动器结构,制作了双层介电弹性体薄膜和弹簧装置,最终得到了所需的卷轴形介电弹性体驱动器。（4）在性能测试方面,使用不同预拉伸率和初始厚度的丙烯酸薄膜制作了多种驱动器,基于初步筛选的结果,利用激光测距仪和力传感器等设备对其进行了驱动力、电致变形和疲劳寿命等测试,最终挑选出综合性能突出的驱动器型号。（5）在具体应用方面,参考驱动器的力学测试结果和相应的理论分析,利用3D打印技术制作了抓取机构并对其进行了性能测试,并利用形状记忆聚合物制作的强化结构进一步提高了其抓取能力。

关键词：卷轴形介电弹性体驱动器电致变形抓取机构形状记忆聚合物

无动力源重力式液压抓取机构的设计与实验研究

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中国核科技报告 1992年 766-773页

作者：王大中庄谨马昌文胡久大清华大学核能技术设计研究院清华大学核能技术设计研究院北京

介绍了在低温核供热反应堆中装卸燃料组件用的一种新颖无动力源抓取机构,论述了它的工作原理、结构特点、参数设计及其明显的优点。实验结果表明,该机构结构简单,操作方便可靠,可推广应用于其它轻水型反应堆的装卸料操作。

关键词：抓取机构燃料组件动力源液压实验研究重力式