鳍条效应软体采摘机械手建模与试验

摘要

针对现有鳍条效应软体手指建模分析方法难以兼顾高精度与小运算量的问题，本研究以课题组设计的苹果采摘软体机械手为对象，在观察软体手指变形的基础上，提出将鳍条效应软体手指等效为串连铰链四杆机构；运用虚功原理推导了给定变形状态下软体手指各处接触力与驱动力矩计算方法；提出用线弹性扭簧模型描述变形恢复力矩，利用改进的粒子群算法求解各级四杆机构扭簧劲度系数；基于有限元模型，结合二次开发建立了给定关节转角和充气压力下驱动力矩的BP神经网络静态模型。搭建试验平台对3个不同大小的仿真苹果在3个不同高度位置下进行抓取力测量试验。试验结果表明，所建立的力学模型计算抓取力相对误差绝对值小于8.6%,与有限元模型精度相当；驱动力矩测量试验结果表明关节神经网络模型计算值与测量值变化趋势相同，相对误差小于12.7%。

关键词

软体机械手 / 鳍条效应 / 虚功原理 / 有限元分析 / 粒子群算法

基金资助

国家自然科学基金资助项目(No.31901415); 江苏省重点研发计划资助项目(No.BE2017370)