液滴机械手的数值仿真与试验研究.pdf

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1、第46卷第1期哈尔滨工业大学学报Vo1．46NO．12014年1月JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHN0L0GYJan．2014液滴机械手的数值仿真与试验研究张勤，刘俊，黄维军，青山尚之(1．华南理工大学机械与汽车工程学院，510641F,J,Il；2．日本东京电气通信大学机械工程与智能系统系，182—8585东京)摘要：为分析液滴机械手的控制机理，建立液滴机械手的流体动力学仿真模型，仿真分析液滴机械手的控制机理，研究机械手端面形成液滴的形态跟随机械手端面形状的变化关系，讨论影响液滴机械手性能的因素，并通过试验验证仿真模型的正确性和提出方法的可行性．数值仿真和试验结

2、果表明：通过控制各钨丝棒的上下移动量，可以改变液体和各钨丝棒的接触壁面，使机械手端面形成液滴的形态随之改变；基于表面张力吸附在液滴上的微小部件的姿态将随着液滴形态的改变而变化，从而可以实现对于微小部件姿态的控制．适当调整机械手的参数，如钨丝棒的数目、尺寸、各钨丝棒的移动量，以及改变液滴的性质等，可以满足微装配过程中各种操作目标的要求．关键词：表面张力；液滴；微操作机械手；姿态调整；数值仿真中图分类号：TP241文献标志码：A文章编号：0367—6234(2014)01—0097—07Simulationandexperimentsofmicro—manipulatorbasedonliqui

3、d-dropZHANGQin，LIUJun，HUANGWeijun，AOYAMAHisayuki(1．SchoolofMechanical＆AutomotiveEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，510641Guangzhou，China；2．DepartmentofMechanicalEngineering&IntelligentSystems，theUniversityofElectro—Communications，182-8585Tokyo，Japan)Abstract：Numericalfluiddynamicsmodelofa

4、liquid—dropmicro—manipulatorwasbuilttoinvestigateitscontrolmechanism．Computationalsimulationwasconductedtoanalyzetherelationshipbetweentheshapeoftheliquid—dropadheredtotheendofthemicro—manipulatorandtheendshapeofthemicro．manipulator．Thefactorsaffectingtheperformanceofthemicro—manipulatorwerediscuss

5、ed．Experimentswerecarriedouttoverifythecorrectnessofnumericalsimulationmodelandfeasibilityofthemicro—manipulationmethodaswellastheimplementationofthemicro—manipulator．Boththeexperimentresultsandsimulationresultsindicatethatthismicro—manipulatorcanadjusttheshapeofliquiddropstickingtoitsendbychanging

6、theboundarysurfacebetweentheliquidandneedleswithdifferentcombinationsofsixtungstenneedlesmotion．Theorientationofatinyobjectattachedtotheliquid—dropbysurfacetensionforcecanbeadjustedsubsequentlyasitalterswiththeshapeofliquiddrop．Theliquid-dropmicro—manipulatorcanbeusedinoperatingdifferenttargetsinmi

7、crodevicesassemblybychangingtheparametersofthemicro—manipulator，suchasthesize，numberordisplacementofthetungstenneedles，aswellasliquidproperties．Keywords：surfacetensionforce；liquid—drop；micro—manipulator；ori