对于四构件变胞机构的气动柔性拿捏机械手的设计及其运动学分析

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1、2014年11月机床与液压NOV．2014第42卷第21期MACHINET00L&HYDRAULICSVo1．42No．2lDOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．21．003一种基于四构件变胞机构的气动柔性拿捏机械手的设计及其运动学分析刘旭东，马履中(1．连云港职业技术学院机电工程学院，江苏连云港222000；2．江苏大学，江苏镇江212013)摘要：变胞机构与常见的定自由度机构相比，具有特殊的性能。设计了一种以气体为驱动力的自适应四构件变胞拿捏机械手，该机械手简化为3个手指，以一个气缸驱动，每个手指有两

2、个转动关节，在每个手指拿捏物体部位衬以硅胶并贴以力传感器，控制气缸压力，致使拿捏力可在设定范围内进行调整，是一种具有一定柔性的执行器。该执行器将变胞机构的工作原理和气体柔性驱动技术相结合，是一种基于四构件变胞机构的气动自适应柔性拿捏机械手。阐述了该拿捏机械手的机构结构原理，并对该机械手进行了运动学分析。分析表明该机械手具有自适应性，适合用于在易碎的玻璃瓶抓取、人体推拿执行器中等场合。关键词：四构件变胞机构；气动柔性；拿捏机械手；扭簧中图分类号：TH112文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)21—010—3Design

3、andKinematicAnalysisofOnePneumaticSelf-adaptionFlexibleMasterManipulatorBasedonFour-constructionalElementMetamorphicMechanismLIUXudong，MALvzhong(1．SchoolofMechatronicsEngineering，LianyungangTechnicalCollege，LianyungangJiangsu222000，China；2．JiangsuUniversity，ZhenjiangJia

4、ngsu212013，China)Abstract：Ascomparedwiththecommonfixeddegreeoffreedommechanism，themetamorphicmechanismhasspecialproper—ties．Onekindofself-adaptionfour—constructionalelementmetamorphicmastermanipulatorwasdesigned，whichwasdrivenbygas．Thismanipulatorwassimplifiedandhadonly

5、threefingers，whichweredrivenbyapneumaticcylinder，andeachfingerhadtworevo—lutejoints．Inordertocontrolthecylinderpressure，thepartofeachfingerwhichwouldbeusedtoholdobjectwaslinedwithsilicagelandforcesensor，SOthattheholdingforcecouldbeadjustedinacertainrange．Thismanipulator

6、wasaflexibleactuatortoacertainty．Thisactuatorwascombinedoftheworkingprincipleofmetamorphicmechanismwiththetechnologyofthegas—flexible—drive，whichwasonekindofpneumaticself-adaptionflexiblemastermanipulatorbasedonfour—constructionalelementmetamorphicmechanism．Thestructure

7、principleofthemastermanipulatorwasdescribed，anditwasanalyzedinkinematics．Theanalysisshowsthatthemanipulatorhasabilityofself-adaption，whichissuitabletouseincatchingfragileglassbottles，thehumanmassageactuatorandothers．Keywords：Four—constructionalelementmetamorphicmeehanis

8、m~Pneumaticself-adaptionflexible；Mastermanipulator；Tor—sionalspring0前言究。此外，由于气体的可压缩性，以气体为动力变胞机构的种类很多，不一一列举。文中研