软体夹爪变形-力理论模型构建第一部分:用于设计优化的共旋转建模与力控制
机器人学
2023-06-21 v2
摘要
柔性夹爪因其适应性和安全性,在工业或物流等实际场景的非结构化抓取中备受关注。然而,迄今为止,为此类夹爪(以Fin-Ray夹爪为例)准确建模形状变形与接触力之间的双向关系仍停滞不前。为填补这一研究空白,本文基于共旋转概念设计、提出并实验验证了一种适用于柔性夹爪的通用双向力-位移数学模型,该模型赋予此类夹爪内在的力感知能力,并为设计优化提供更深见解。在本文第一部分,我们介绍共旋转方法的基本理论,其可建模梁单元的任意大变形。其内在原理允许在极少假设下考虑变刚度材料、各类连接类型以及关键设计参数。进一步,数值推导了力-位移关系,以较小计算负载准确估计外力下夹爪的位移。所提方法的性能通过仿真中与有限元分析(FEA)对比得到实验验证,获得了尚可的精度(6%),并系统研究了Fin-Ray夹爪的设计优化。展示力感知能力及代表性共旋转建模参数对模型精度影响的本文第二部分已在Arxiv发布。
引用
@article{arxiv.2303.12987,
title = {Theoretical Model Construction of Deformation-Force for Soft Grippers Part I: Co-rotational Modeling and Force Control for Design Optimization},
author = {Huixu Dong and Haotian Guo and Sihao Yang and Chen Qiu and Jiansheng Dai and I-Ming Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.12987},
year = {2023}
}