基于抓持力补偿策略的变刚度软性手指结构优化与实验研究

作者：徐礼涛,单晓微,李雪菲. 日期：2024-01-29/span> 浏览：350 查看PDF文档

摘要:针对以往研究主要关注对已有手指结构的参数进行优化,而缺乏根据所需抓持性能进行结构设计的问题,提出了一种基于抓持力补偿策略的变刚度软性手指结构的优化设计方法。首先,为了更加全面地评估软性手指的抓持性能,提出了三种评价指标;为使所提出的基本结构手指具有更早且线性变化的抓持力及更好的抓持稳定性,提出了一种利用变刚度机构特性补偿手指抓持力的设计策略,并基于该策略设计出了一种悬臂梁结构变刚度手指;然后,利用ANSYS有限元分析软件,使用多目标优化方法对悬臂梁结构变刚度手指进行了结构优化,分析了悬臂梁变刚度特性,并将优化后的手指与基本结构手指的抓持性能进行了对比;最后,利用测试平台进行了抓持性能试验,对仿真结果进行了验证。研究结果表明:与基本结构手指相比,基于抓持力补偿策略所得手指的抓持力响应点提前了33.3%,抓持后期的抓持力变化线性拟合相关系数R2高达0.9997,抓持力方向角减小了约71.4%;抓持力实验结果与仿真结果相比,抓持力的误差最大值小于0.5N,抓持力方向角误差最大值小于4°,说明基于抓持力的补偿策略能够指导软性手指的设计,并有效提高手指的抓持性能。

关键词:软性手指抓持性能;抓持力响应;补偿策略;自适应;悬臂梁结构变刚度手指;ANSYS有限元分析

中图分类号:TH122;TP24文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)01-0137-12


本文引用格式:

徐礼涛,单晓微,李雪菲.基于抓持力补偿策略的变刚度软性手指结构优化与实验研究［J］.机电工程,2024,41(1):137-148.

XU Litao, SHAN Xiaowei, LI Xuefei. Optimization design and experimental study of variable stiffness soft finger structure based on grasping force compensation strategy［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(1):137-148.