农业机械学报

作者：朱银龙，杨梓康，赵虎，王旭，刘英

单位：南京林业大学,南京林业大学,南京林业大学,南京林业大学,南京林业大学,

关键词：软体机械手;驱动器;有限元仿真;弯曲特性;限制层材料;PDMS/PTFE

基金：国家自然科学基金项目（51305209）、江苏省高等学校自然科学研究项目（18KJA4600050、21KJB460010）、江苏省“六大人才高峰”高层次人才项目（GDZB-024）和机器人学国家重点实验室开放项目（2018-O16）

为抑制软体驱动器弯曲过程中的不必要变形，提高软体机械手抓取能力，提出一种限制层材料为PDMS和PTFE混合制备的软体机械手。通过调整PDMS和PTFE之间的质量比来改变限制层刚度，进而改变软体机械手的弯曲角度。考虑到软体机械手工作时，应变层变形远大于限制层，采用Yeoh和Neo-Hookean形式的应变能方程表述应变层和限制层材料力学行为。基于模型和力矩平衡原理建立软体驱动器弯曲角度数学模型，进而研究限制层材料和结构参数对软体机械手弯曲性能的影响。利用单轴拉伸试验获取不同质量比的PDMS和PTFE混合制备的限制层样品应力应变曲线，并拟合获取Yeoh模型材料参数，进而进行有限元仿真分析，确定限制层材料的最佳比例。对不同限制层材料制成的驱动器进行弯曲角度测试，试验结果与理论分析偏差在5%以内，验证了数学模型的准确性。同时，驱动器的末端力测试结果表明，限制层PDMS/PTFE质量比为8∶1的驱动器明显优于纯硅胶软体驱动器，最大末端力可达2.45N。使用软体机械手对多种物品进行抓取试验，其最大抓取质量达420g。

来源：2023年第10期

《农业机械学报》期刊编辑部

查看农业机械学报杂志2023年第10期