【摘 要】
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作为末端执行器的机械手爪是机器人实现抓取操作的重要部件。在工业的不断发展下,传统机械手在抓取易碎易破损的物体时,容易破坏被抓物体的表面。而软体抓手具有高度的灵活性和适应性,能克服传统机械手的一些不足,通过自身的结构柔性,在不损害操作对象的前提下进行适应性抓取。本课题主要对软体驱动器设计与控制展开研究。本文基于柔性材料变形特征及气动驱动方式,对多腔室软体驱动器的结构通过Solid Works进行构建
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作为末端执行器的机械手爪是机器人实现抓取操作的重要部件。在工业的不断发展下,传统机械手在抓取易碎易破损的物体时,容易破坏被抓物体的表面。而软体抓手具有高度的灵活性和适应性,能克服传统机械手的一些不足,通过自身的结构柔性,在不损害操作对象的前提下进行适应性抓取。本课题主要对软体驱动器设计与控制展开研究。本文基于柔性材料变形特征及气动驱动方式,对多腔室软体驱动器的结构通过Solid Works进行构建,该软体驱动器由两部分组成:由20个腔室组成的顶部膨胀层以及底部约束层。通过硅胶浇筑技术制备出多腔室软体驱动器。基于Yeoh模型对软体驱动器进行力学建模,建立软体驱动器气压与弯曲角度之间的理论关系。通过ABAQUS进行有限元分析,分析软体驱动器变形随驱动气压的变化趋势。本文提出了基于可变结构控制的内分泌系统的PID控制器,简称ES-PID控制器。该控制器通过内分泌控制的校正因子对PID控制器三个控制参数进行动态修正。通过试凑法确定基于弯曲反馈的PID控制器的控制参数,并设计出基于ES-PID控制器的simulink弯曲控制程序,设计基于多传感器融合的弯曲/力切换控制算法实现对软体驱动器的控制。本文设计了软体驱动器的硬件和软件控制系统,对控制系统中的硬件进行选型。为了验证算法的有效性,对基于PID控制器和ES-PID控制器的弯曲控制进行实验,将实验结果进行对比分析。在多传感器融合的弯曲/力切换控制算法的基础上进行多角度的控制试验,并进行实物抓取实验。本论文的研究工作侧重于软体驱动器设计与控制,为软体机器人的进一步研究及应用奠定了一定的理论和实验基础。
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