针对自动化分拣系统中夹持装置很难实现微型化的问题,提出并制备一种通用柔性微夹钳。研究利用电共轭流体产生的射流和颗粒材料产生的堵塞实现柔性抓取的工作原理。微夹钳的整体结构包括1个带有电共轭流体射流发生器的微型泵和1个小型颗粒阻塞夹持器。通过调节微型泵中薄膜中的气压,颗粒阻塞夹持器可以迅速抓取各种尺寸和形状的物体。通过弹性膜的变形分析,推导出微夹钳数学模型并验证其抓取性能。最后,制备的微夹钳原型的外径为14 mm,总长度为40 mm,末端直径为10 mm。研究结果表明选取二乙二醇丁醚醋酸酯作为工作液时,在颗粒材料填充率为50%且电压为4 kV的条件下,微夹钳的最大抓取力为93 mN,可在0.6 s内迅速完成多种形状精密件的抓取。

为解决传统柔性机器人承载能力不足的问题,结合颗粒堵塞原理,提出一种正压驱动变刚度弹性轴。分析此弹性轴的变刚度机制,基于变刚度弹性轴样机搭建实验平台,通过实验分析不同因素对弹性轴刚度影响。实验结果表明弹性轴填充钢珠和无填充物对比,弹性轴刚度提升2.1倍;弹性轴环形密闭腔体越大,填充颗粒越多,弹性轴刚度越强;内气囊管径越大,弹性轴刚度越强;在充入气压分别为0、0.3 MPa时,填充经磨砂处理的钢珠弹性轴的刚度提高3倍,填充ABS不规则形状弹性轴的刚度提高4.3倍。

为提高柔性机器人承载能力,结合微颗粒嵌入和阻塞原理的优势,提出了一种正压驱动的变刚度弹性轴,分析其变刚度机理,设计并制造了变刚度弹性轴样机,搭建了变刚度弹性轴实验平台通过实验分析不同因素对弹性轴刚度影响。