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第４１卷第２期应用力学学报Ｖｏｌ.４１Ｎｏ.２

２０２４年４月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＭｅｃｈａｎｉｃｓＡｐｒ.２０２４

文章编号:１０００￣４９３９(２０２４)０２￣０３１８￣１２

鳍条效应软体采摘机械手建模与试验

易伯阳ꎬ周俊ꎬ张震ꎬ江自真ꎬ张保华

(南京农业大学工学院ꎬ２１００３１南京)

摘要:针对现有鳍条效应软体手指建模分析方法难以兼顾高精度与小运算量的问题ꎬ本研究以课

题组设计的苹果采摘软体机械手为对象ꎬ在观察软体手指变形的基础上ꎬ提出将鳍条效应软体手指

等效为串连铰链四杆机构ꎻ运用虚功原理推导了给定变形状态下软体手指各处接触力与驱动力矩

计算方法ꎻ提出用线弹性扭簧模型描述变形恢复力矩ꎬ利用改进的粒子群算法求解各级四杆机构扭

簧劲度系数ꎻ基于有限元模型ꎬ结合二次开发建立了给定关节转角和充气压力下驱动力矩的ＢＰ神

经网络静态模型ꎮ搭建试验平台对３个不同大小的仿真苹果在３个不同高度位置下进行抓取力测

量试验ꎮ试验结果表明ꎬ所建立的力学模型计算抓取力相对误差绝对值小于８.６％ꎬ与有限元模型

精度相当ꎻ驱动力矩测量试验结果表明关节神经网络模型计算值与测量值变化趋势相同ꎬ相对误差

小于１２.７％ꎮ

关键词:软体机械手ꎻ鳍条效应ꎻ虚功原理ꎻ有限元分析ꎻ粒子群算法

中图分类号:ＴＰ２４１文献标志码:ＡＤＯＩ:１０.１１７７６/ｊ.ｉｓｓｎ.１０００￣４９３９.２０２４.０２.００６

Ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｓｏｆｔｒｏｂｏｔｉｃｐｉｃｋｉｎｇ

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ＹＩＢｏｙａｎｇꎬＺＨＯＵＪｕｎꎬＺＨＡＮＧＺｈｅｎꎬＪＩＡＮＧＺｉｚｈｅｎꎬＺＨＡＮＧＢａｏｈｕａ

(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮａｎｊｉｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２１００３１ＮａｎｊｉｎｇꎬＣｈｉｎａ)

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｆｏｒｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓｏｆｓｏｆｔ

ｆｉｎｇｅｒｂａｓｅｄｏｎｆｉｎｒａｙｅｆｆｅｃｔｔｏｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｓｍａｌｌａｍｏｕｎｔｓｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎꎬ

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