电子称重系统包括计量称重设备、计算机和网络视频监控四部分。根据近几年发生的电子衡器雷击事故分析，称重系统的雷电事故主要损坏电气设备，如称重仪表、计算机板卡及监控设备等。由于冶金行业的电子衡器通常放置在钢铁建筑物下且已受到防雷系统的保护，所以受到的危害不是直击雷，而是由于雷的电磁效应所产生的电涌电流。本文重点介绍一种针对电子称重系统的防雷方案。

针对球形果实采摘问题,采用气动多向弯曲柔性驱动器设计了2种规格带有回转腕部功能的多自由度3指采摘柔性手爪。该采摘柔性手爪采用中心对称结构,其柔性手指与驱动器复合一体,在气压下可产生贴合球果表面的弧状变形,3指协同配合运动抓取球果,并通过腕部旋扭分离方式完成采摘。研究了“刚柔耦合”驱动器的材料和制造工艺,建立了柔性驱动器形变模型,获得了其气压下的形变特性,并进行了相关实验验证。试制了采摘柔性手爪物理样机,研究分析了柔性手爪的工作空间、抓取模式和采摘时的力学性能,并在实验室搭建的采摘平台上进行了多种球果模拟采摘实验。结果表明,该采摘柔性手爪具有3种抓取模式,物形适应性好,抓取柔顺可靠、动作灵活,采摘主动安全、损伤小,适于多种球果的采摘。该柔性手爪采摘球果的尺寸范围为30~130 mm,三指交错强力握...

研究气动软体管道机器人足部径向驱动器锚定力.基于Yeoh本构方程建立驱动器材料模型并通过硅胶单轴拉伸试验测得材料系数,采用ABAQUS有限元方法进行仿真分析,试验验证有限元分析法的可靠性;在仿真环境中分析形变层厚度、气腔数量、气室高度和圆角半径4个结构参数对锚定力的影响,获得接触面积和锚定力随气压变化曲线.仿真结果表明形变层厚度、气室高度和圆角半径对径向驱动器锚定力有比较显著的影响,锚定力随气压的增加而增大,其中,气室高度是影响驱动器锚定力的关键因素.

采用理论分析和有限元分析方法对气动网络多腔室弯曲软体驱动器进行结构优化.基于Yeoh本构方程建立气动网络多腔室弯曲软体驱动器形变模型并进行静力学试验与仿真验证,利用ABAQUS软件对驱动器结构进行仿真优化,分析驱动器各结构参数对弯曲变形的影响,得到最佳优化设计方案.结果表明驱动器限制层厚和腔室壁厚是弯曲变形的关键影响因素,优化后的驱动器性能得到提升,可为进一步应用奠定基础.

根据人手指外骨骼关节结构,提出硅胶多腔体仿人柔性关节,设计了一种用于手部康复机器人的气动软体驱动器,详细阐述了驱动器的制作流程.采用Abaqus软件对软体驱动器进行有限元仿真,给出不同气压下的仿真图形.仿真结果表明,提出的软体驱动器的理论模型与实验数据基本吻合,相对于其他结构,整体的稳定性、抓取能力更强,为以后仿人柔性机械手的应用提供了支撑.

采用橡胶气囊驱动器和弹性元件研制了一种新型空间弯曲柔性关节,该柔性关节具有3个自由度,可以轴向伸长和向空间任意方向弯曲。通过气压传感器和数据采集器获得关节内工作气压信号特性。利用高速相机对空间弯曲柔性关节进行了动态实验,分析了柔性关节在不同激励信号下的动力学特性,为建立柔性关节的控制模型提供了依据。

设计了一种采用伸长型气动人工肌肉的三自由度柔性驱动器,该驱动器的驱动装置与本体复合一体,主要由3根对称分布的人工肌肉并联组成。根据力和力矩分析,考虑了驱动器伸长量、弯曲方向和弯曲角度的综合影响,建立了驱动器伸长量、弯曲方向和弯曲角度的非线性理论模型。通过试验对理论模型进行了验证,获得了柔性驱动器在不同通气方式下的形变性能。结果表明该柔性驱动器弯曲时近似圆弧状,具有较高灵活性,能够实现轴向伸长和空间内任意方向弯曲,可作为执行部件应用于农业机器人和果蔬采摘机械手等仿生机械上。

提出了一种精密六维力传感器的标定方法.搭建了实验平台,采用移动滑台搭载测力计对传感器施加外力的方式,得到传感器在不同外力情况下各方向力和力矩输出的电压差值,利用数值分析方法对电压差值和外力、力矩大小之间的关系进行分析,获得了电压差值与外力、力矩大小的关系方程,并应用六维力传感器对气动柔性手指进行了夹持力实验研究.实验结果表明,柔性手指指尖夹持力、所受力矩随气压增加而增大,且指根处受力、力矩均小于指尖夹持力及夹持力所产生力矩,为后续柔性机械手的研究提供了科学依据.

基于自主研制的气动柔性关节设计一种多功能三指机械手,通过放置于手指连接件的回转气缸可以调节柔性手指的位置,以适应不同形状和尺寸物体的抓取。利用ADAMS进行机械手的运动和抓取仿真,并进行柔性手指静力学实验、机械手位姿和抓取实验。仿真和实验结果表明:该机械手具有抓、握和勾3种抓握模式,可以灵活地抓取不同尺寸的球形、方形、三角形和圆柱形等物体。气动柔性手指最大弯曲角度为275°,最大夹持力为5.5 N;该机械手抓取物体最大直径为250 mm,质量为1 kg。

采用自制的变腔室气动驱动器设计了一种柔性三指机械手,通过依次改变驱动器的腔室结构提高柔性手爪的变形和刚度。建立变腔室气动软体驱动器形变模型,分析腔体鼓包变形与腔内气压关系,并进行仿真分析和静力学实验,获得不同气压下的变形特性和不同触点的正压力。进行了不同形状和尺寸物品的抓取实验,结果表明:该三指机械手具有较好的柔性和灵活性,变腔体结构的驱动器可以提高软体手爪的变形和夹持力。