氣動(dòng)軟體夾持器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其制備工藝

張 衡, 覃興蒙, 郭林峻, 常 博

(陜西科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院, 陜西 西安 710021)

0 引言

近年來,軟材料和智能材料表現(xiàn)出的柔順性和良好的環(huán)境交互能力使其在機(jī)器人領(lǐng)域越來越受歡迎[1-3].軟體夾持器作為軟體機(jī)器人的重要執(zhí)行部件,通常采用硅橡膠[4,5]等軟材料制成.因此,軟體夾持器在實(shí)際應(yīng)用中也表現(xiàn)出良好的力學(xué)性能與環(huán)境交互能力[6],例如通過軟材料的柔性變形能力,軟體夾持器能夠很好地抓取形狀不規(guī)則的物體.

目前,關(guān)于軟體夾持器的研究主要涵蓋了驅(qū)動(dòng)方式、材料與制造方式以及結(jié)構(gòu)參數(shù)等諸多方面[7].軟體夾持器的驅(qū)動(dòng)方式主要包括氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)[8]、繩索驅(qū)動(dòng)[9]、智能材料驅(qū)動(dòng)[10]、電活性聚合物驅(qū)動(dòng)[11]等,其中氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)和繩索驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力較大,但是需要較大的輔助裝置,如氣泵和電機(jī),并且繩索驅(qū)動(dòng)的軟夾持器自由度較低,夾持器與抓取對(duì)象貼合性較差；智能材料驅(qū)動(dòng)和電活性聚合物驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力較小,而且容易受到其自身材料的限制,難以在實(shí)際生產(chǎn)生活中應(yīng)用.目前,軟體夾持器的驅(qū)動(dòng)方式主要采用的是氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)并且已初步投入生產(chǎn)實(shí)踐.

隨著對(duì)軟體夾持器研究的深入,多種軟材料被應(yīng)用到軟體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造中,常用的材料包括硅橡膠[12]、纖維[13]、形狀記憶合金[9]等,不同的材料在軟夾持器的設(shè)計(jì)中發(fā)揮不同的作用,不同的材料往往決定了其應(yīng)用領(lǐng)域、制造方式和工藝.在軟體夾持器設(shè)計(jì)制造中,由于各種硅橡膠被廣泛使用,因此鑄造的方式也被廣泛應(yīng)用于軟體夾持器的制造中.這種方式成本低、效率高,并且便于多材料的融合使用[14].

多年來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)軟體夾持器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了廣泛的研究,其結(jié)構(gòu)主要分為氣動(dòng)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)[14-17]和纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)[18-22].氣動(dòng)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的軟夾持器結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)單,但抓取能力有限[14,16].相比之下,纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)使夾持器具備更大的負(fù)載能力[20],并且具備可編程變形的能力[18],但是其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝復(fù)雜.因此當(dāng)前提高多腔結(jié)構(gòu)軟體夾持器的抓取能力與穩(wěn)定性和改善纖維增強(qiáng)軟夾持器的制備工藝為軟夾持器結(jié)構(gòu)研究的重點(diǎn)[14].

針對(duì)多腔結(jié)構(gòu)軟體夾持器抓取能力和抓取穩(wěn)定性等方面的不足,本文提出一種氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的多腔結(jié)構(gòu)的軟體夾持器,采用注模工藝制備,通過仿真研究影響軟體夾持器夾持能力的影響因素,優(yōu)化其結(jié)構(gòu)參數(shù),提高了夾持器的彎曲能力.并且設(shè)計(jì)了夾持器的下壁結(jié)構(gòu),使得在抓取物體過程中,增大了與物體接觸面積,對(duì)物體的表面壓強(qiáng)更小,降低了對(duì)物體表面的損傷,改善了軟體夾持器對(duì)極易碎物體抓取難的問題.

1 軟體夾持器的制備

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本文采用硅橡膠(Ecoflex-0030)作為軟體夾持器的主體結(jié)構(gòu)材料.利用ABAQUS軟件對(duì)軟體夾持器的彎曲及抓取過程進(jìn)行仿真分析.由于硅橡膠材料屬于非線性超彈性材料,有限元分析中采用Yeoh本構(gòu)模型表述硅橡膠材料的特征,其應(yīng)變能密度函數(shù)為：

(1)

式(1)中：Ci0和Di為材料特征參數(shù)；Ii為變形張量；J為彈性體積比.由于硅膠為不可壓縮材料,J=1.

1.2 模具制造

當(dāng)前,軟體夾持器的制造方式包括3D打印和注模.本文采用注模的方式制作軟體夾持器,注模所用的模具采用3D打印技術(shù)(3D打印機(jī)型號(hào)Prismlab-RB200)制造,模具打印參數(shù)為：層厚0.1 mm,曝光功率80%,曝光時(shí)長(zhǎng)0.7 s.利用光固化3D打印機(jī)制作注模模具如圖1所示.

圖1 模具示意圖

1.3 注模工藝路線

利用上述模具進(jìn)行軟體夾持器注模制造,具體工藝流程如圖2所示.

(1)將模具表面噴涂硅膠脫模劑,靜置10 min.稱取Ecoflex-0030A和Ecoflex-0030B等比例混合的硅膠液并緩慢倒入下模中,靜置10 min消泡.

(2)將上模配合蓋在下模上,多余硅膠液由溢流槽流出.合模過程應(yīng)盡量緩慢,避免碰撞到內(nèi)部結(jié)構(gòu).

(3)將澆注好的模具水平靜置12 h后,取出已凝固好的軟體夾持器主體結(jié)構(gòu)(無下壁),切除溢流槽處多余的硅膠,得到無下壁的夾持器主體.

(4)將硅膠液緩慢倒入底模中,靜置5 min消泡.將制作好的夾持器上壁放置于底模中,水平靜置12 h,等硅膠完全凝固即可取出夾持器,軟體夾持器成品如圖2所示.

圖2 注模工藝流程圖

2 軟體夾持器設(shè)計(jì)與分析

2.1 有限元分析

2.1.1 仿真分析設(shè)置

利用ABAQUS軟件分析軟體夾持器的彎曲變形,夾持器材料硅膠為超彈性材料,Yeoh參數(shù)為：C10=0.11,C20=0.02,C30=0[15].由于軟夾持器的變形屬于大變形,分析步設(shè)置中需要打開非線性開關(guān),初始步長(zhǎng)設(shè)為0.01.并且硅膠屬于不可壓縮材料,且模型形狀較為復(fù)雜,在網(wǎng)格設(shè)置中選擇二次四面體網(wǎng)格,采用改進(jìn)的雜交單元,網(wǎng)格類型為C3D10MH.軟體夾持器內(nèi)部施加均勻壓強(qiáng),并將進(jìn)氣端所在平面完全固定.

2.1.2 網(wǎng)格獨(dú)立性檢驗(yàn)

由于網(wǎng)格質(zhì)量的好壞對(duì)數(shù)值仿真的結(jié)果具有一定影響,因此,本文通過考察50 kPa壓強(qiáng)作用下,單腔軟體夾持器的彎曲角度φ(如圖3所示)對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性檢驗(yàn),軟體夾持器彎曲角度如表1所示.

表1 網(wǎng)格無關(guān)性檢驗(yàn)

從表1可以看出,網(wǎng)格尺寸不高于于1.5 mm時(shí),對(duì)彎曲角度的影響較小,并且滿足穩(wěn)定性要求的步長(zhǎng).考慮計(jì)算時(shí)間和精度的影響,本文采用尺寸為1.5 mm的網(wǎng)格.

2.2 單腔軟體夾持器

2.2.1 單腔軟體夾持器彎曲形變模型

在軟體夾持器內(nèi)部壓力的作用下,針對(duì)軟體夾持器各部位形變量和夾持器彎曲角度建立模型.當(dāng)內(nèi)部通入一定壓強(qiáng)的空氣時(shí),上下壁產(chǎn)生不同的形變.假設(shè)軟體夾持器在各個(gè)方向的變形是連續(xù)且均勻的,并且軟體夾持器的彎曲形變?yōu)閳A環(huán)形(即上下壁的形狀均為圓弧形且圓心相同).根據(jù)扇形圓環(huán)對(duì)應(yīng)圓心角的計(jì)算公式可以得到夾持器彎曲角度計(jì)算公式如下:

(2)

式(2)中：φ為夾持器彎曲角度,Lu為上壁長(zhǎng)度,Ld為下壁長(zhǎng)度,h為變形后軟體夾持器的高度,各參數(shù)示意如圖3所示.

圖3 軟體夾持器彎曲變形參數(shù)示意圖

2.2.2 單腔軟體夾持器仿真分析

為研究軟體夾持器彎曲過程中各部位變形量,仿照人手指尺寸設(shè)計(jì)單腔軟體夾持器,結(jié)構(gòu)尺寸如圖4所示,單腔軟體夾持器長(zhǎng)度96 mm,寬度8 mm,高度8 mm,上壁厚度1 mm,下壁厚度1.5 mm.由于軟體夾持器上下壁厚度的差異導(dǎo)致二者在相同內(nèi)部氣壓作用下的變形量不同,上壁相對(duì)于下壁容易產(chǎn)生較大形變.

圖4 單腔軟體夾持器結(jié)構(gòu)圖

利用有限元軟件對(duì)單腔軟體夾持器進(jìn)行仿真分析,對(duì)軟體夾持器內(nèi)部分別充入30 kPa、40 kPa、50 kPa、60 kPa、70 kPa、80 kPa的空氣,分別測(cè)量不同氣壓下的軟體夾持器上壁長(zhǎng)度Lu、下壁長(zhǎng)度Ld、高度h等參數(shù)如表2所示.

表2 不同壓強(qiáng)下軟體夾持器各部位尺寸

將表1中的計(jì)算數(shù)據(jù)代入公式(2)中,計(jì)算理論上軟體手指的彎曲角度,將仿真結(jié)果與理論計(jì)算得到的彎曲角度進(jìn)行比較,結(jié)果如圖5所示.根據(jù)對(duì)比結(jié)果可知,理論數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)趨勢(shì)相同,隨著氣壓增加,夾持器彎曲角度增加,理論結(jié)果相對(duì)于仿真結(jié)果的平均誤差為3.24%.

理論模型和仿真分析結(jié)果一致性較好,根據(jù)公式(2)可知,彎曲角度和夾持器上下壁伸長(zhǎng)變形量的差值成正比、和夾持器高度成反比.因此增強(qiáng)軟體夾持器彎曲能力的主要方法為,在減小夾持器徑向膨脹量的同時(shí),增加軟體夾持器上下壁伸長(zhǎng)量的差值.在不改變夾持器材料等參數(shù)情況下,這需要對(duì)夾持器上下壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn).

圖5 壓強(qiáng)-彎曲角度圖

2.3 多腔軟體夾持器

由章節(jié)2.2可知,提高夾持器彎曲能力應(yīng)著力于提高軟體夾持器上壁伸長(zhǎng)量,進(jìn)而提高上下壁伸長(zhǎng)量的差值,這需要軟體夾持器上壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì).本節(jié)設(shè)計(jì)了U、V兩種褶皺形上壁結(jié)構(gòu),如圖6所示,具備該結(jié)構(gòu)的軟體夾持器受到氣壓作用時(shí),上壁不僅會(huì)發(fā)生材料的彈性變形,還會(huì)發(fā)生褶皺結(jié)構(gòu)的伸展變形,二者疊加使上壁伸長(zhǎng)變形量增加,從而增大軟體夾持器上下壁伸長(zhǎng)量的差值,進(jìn)而使軟體夾持器發(fā)生更大的彎曲變形.褶皺形上壁結(jié)構(gòu)將軟體夾持器的腔體分割成一個(gè)個(gè)小腔體,從而形成了多腔軟體夾持器.本節(jié)對(duì)比了U、V兩種上壁結(jié)構(gòu)對(duì)夾持器彎曲量的影響,并分析了上壁褶皺深度對(duì)多腔軟體夾持器彎曲能力的提升效果.

圖6 多腔軟體夾持器結(jié)構(gòu)圖(H為上壁褶皺深度)

為對(duì)比U、V兩種結(jié)構(gòu)對(duì)軟體夾持器彎曲能力的促進(jìn)效果,首先根據(jù)圖6所示的多腔軟體夾持器的結(jié)構(gòu)尺寸構(gòu)建褶皺深度為4 mm和5 mm的U、V形上壁多腔軟體夾持器三維模型,利用有限元軟件對(duì)夾持器腔體分別施加20 kPa、25 kPa、30 kPa、35 kPa、40 kPa的氣壓,分析結(jié)果如圖7所示.

圖7 U、V形上壁軟體夾持器彎曲角度對(duì)比圖

根據(jù)圖7的對(duì)比結(jié)果可知相同氣壓作用下,U形軟體夾持器彎曲角度比V形軟體夾持器增加10%,即U形上壁結(jié)構(gòu)軟體夾持器彎曲能力優(yōu)于V形上壁結(jié)構(gòu)軟體夾持器.

為研究多腔軟體夾持器上壁褶皺深度H對(duì)夾持器單向彎曲能力的影響,構(gòu)建不同褶皺深度的U形上壁軟體夾持器的三維模型,褶皺深度分別為1 mm、2 mm、3 mm、4 mm、5 mm,褶皺深度為0 mm指上壁沒有褶皺,即為單腔軟體夾持器.利用有限元軟件分別對(duì)軟體夾持器內(nèi)部施加20 kPa、30 kPa、40 kPa的壓強(qiáng),仿真不同壓強(qiáng)作用下軟體夾持器彎曲角度,結(jié)果如圖8所示.

圖8 上臂褶皺深度對(duì)彎曲角度的影響趨勢(shì)圖

由圖8可知,相同壓強(qiáng)作用下,隨著褶皺深度的增加,軟體夾持器彎曲能力得到顯著提升.這表明在結(jié)構(gòu)尺寸允許的情況下,不改變其他結(jié)構(gòu)尺寸,僅通過增大褶皺深度就能提高軟體夾持器的彎曲能力.

2.4 螺旋彎曲軟體夾持器設(shè)計(jì)與分析

傳統(tǒng)多腔軟體夾持器的運(yùn)動(dòng)形式單一,只能發(fā)生單向彎曲變形,執(zhí)行作業(yè)時(shí)需要多指協(xié)調(diào)工作才能抓取如細(xì)長(zhǎng)物體等形狀的物體.本節(jié)在多腔軟體夾持器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,對(duì)腔體排布方式對(duì)螺旋彎曲情況進(jìn)行了仿真,分析了不同腔體排列角度α(如圖9所示)對(duì)軟體夾持器螺旋彎曲變形的影響.結(jié)果顯示,通過改變多腔軟體夾持器的腔體排列角度可以使軟體夾持器發(fā)生螺旋彎曲.軟體夾持器的螺旋彎曲可以保證軟體夾持器抓取細(xì)長(zhǎng)物體時(shí),夾持器纏繞在被抓取物體表面,不會(huì)發(fā)生單向彎曲時(shí)夾持器前端與末端發(fā)生碰撞的現(xiàn)象,從而可以抓取細(xì)長(zhǎng)物體或較小尺寸的物體.

本節(jié)分析采用U形上壁的多腔軟體夾持器,其上壁褶皺深度為5 mm.通過改變腔體的排列角度使軟體夾持器發(fā)生螺旋彎曲變形,以螺旋升角作為螺旋程度的評(píng)判參數(shù),以彎曲角度作為彎曲程度的評(píng)判參數(shù).通過有限元仿真,分析腔體排列角度對(duì)軟體夾持器螺旋彎曲的影響,軟體夾持器內(nèi)部壓強(qiáng)設(shè)置為40 kPa.

圖9 腔體排列角度α示意圖,圖中腔體排列角度α為腔體中線與端面之間的夾角

夾持器螺旋升角計(jì)算公式如下：

(3)

式(3)中：β為螺旋升角；D為指尖在寬度方向的位移量；R為下壁彎曲半徑；φ為彎曲角度,如圖10所示.

圖10 螺旋變曲軟體手指的變形參數(shù)示意圖

測(cè)量軟夾持器的彎曲角度并根據(jù)公式(3)計(jì)算軟體夾持器的螺旋升角,結(jié)果如圖11所示.根據(jù)圖11可知：隨著腔體排列角度的增大,夾持器螺旋升角隨之增加,夾持器彎曲角度也隨之增大.經(jīng)過數(shù)據(jù)分析可知：腔體內(nèi)部壓強(qiáng)為40 kPa時(shí),腔體排列角度每增加1°,夾持器螺旋升角增加1.28°,二者呈線性關(guān)系.

圖11 腔體排列角度與軟體夾持器彎曲角度及螺旋升角關(guān)系圖

2.5 軟體夾持器下壁結(jié)構(gòu)優(yōu)化

通過對(duì)夾持器上壁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),軟體夾持器的彎曲能力得到了很大提升.但有限元分析結(jié)果顯示,夾持器在充氣后,軟體夾持器下壁會(huì)呈現(xiàn)凸起的情況,如圖12所示,這種凸起會(huì)導(dǎo)致軟體夾持器下壁呈外凸的圓弧形.在實(shí)際作業(yè)環(huán)境中,這種外凸弧形會(huì)減小軟體夾持器與被抓取物體之間的接觸面積,從而降低軟體夾持器抓取物體的可靠性.因此本節(jié)對(duì)軟體夾持器下壁進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),從而提高軟體夾持器對(duì)物體的負(fù)載能力與可靠性.

圖12 軟體夾持器下壁凸起示意圖

通過有限元分析計(jì)算軟體夾持器與被抓取物體的接觸面積與接觸力,將接觸面積的大小作為軟體夾持器抓取可靠性的指標(biāo)參數(shù),接觸力作為夾持器負(fù)載能力的指標(biāo)參數(shù).

在多腔軟體夾持器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了如圖13所示的下壁結(jié)構(gòu),分別為實(shí)體形、倒V形、一字形和V字形.實(shí)體形是指下壁結(jié)構(gòu)為實(shí)體,截面形狀為矩形；倒V形是指下壁的外形為倒V形；一字形結(jié)構(gòu)是指在下壁增加一個(gè)長(zhǎng)方形的通孔；V型是指下壁截面為V字型.本節(jié)以實(shí)體形下壁結(jié)構(gòu)作為對(duì)照,通過有限元仿真,分析其余三種下壁結(jié)構(gòu)對(duì)軟體夾持器抓取可靠性的影響.

圖13 多腔軟體夾持器下壁結(jié)構(gòu)示意圖

為判斷軟體夾持器四種下壁結(jié)構(gòu)對(duì)軟體夾持器與被抓取物體之間接觸面積的影響,需保證四種下壁結(jié)構(gòu)的軟體夾持器具有相同的彎曲能力,即在相同氣壓作用下,四種軟體夾持器彎曲角度相同.因此,本文利用有限元軟件,對(duì)四種底部結(jié)構(gòu)的軟體夾持器分別施加20 kPa、30 kPa、40 kPa、50 kPa的氣壓,對(duì)比判斷四種軟體夾持器的彎曲角度是否相同.經(jīng)過對(duì)軟體夾持器下壁結(jié)構(gòu)尺寸的多次調(diào)節(jié),20 kPa到50 kPa壓力下,四種軟體夾持器的彎曲能力基本相同,四種下壁結(jié)構(gòu)的軟體夾持器結(jié)構(gòu)彎曲角度如表3所示.

表3 不同下壁結(jié)構(gòu)軟體夾持器彎曲角度

根據(jù)表3可知,三種下壁結(jié)構(gòu)在20 kPa、30 kPa、40 kPa、50 kPa的氣壓作用下的彎曲角度和實(shí)體形軟體夾持器的彎曲角度偏差最大僅為2.28%,在誤差允許范圍下,可以認(rèn)為三種軟體夾持器具備相近似的彎曲能力,可以用上述四種下壁結(jié)構(gòu)對(duì)比判斷不同下壁結(jié)構(gòu)對(duì)軟體夾持器抓取能力的影響.

為探討四種下壁結(jié)構(gòu)軟體夾持器的抓取可靠性和負(fù)載能力,設(shè)計(jì)了蘋果形的被抓取物體.通過有限元軟件分別仿真軟體夾持器抓取蘋果的情況,通過對(duì)比接觸面積的大小評(píng)判軟體夾持器的抓取可靠性,對(duì)比接觸力的大小評(píng)判夾持器的負(fù)載能力.分析設(shè)置為：軟體夾持器腔體內(nèi)部的壓強(qiáng)分別為10 kPa、15 kPa、20 kPa、25 kPa、30 kPa、35 kPa；有限元分析中,夾持器與被抓取物體之間的接觸類型為表面與表面接觸,切向接觸無摩擦，徑向接觸為“硬接觸”,分析二者的法向接觸面積和接觸力.

通過有限元軟件導(dǎo)出軟體夾持器與蘋果模型之間的接觸力和接觸面積,如圖14所示.由圖14可知,相同氣壓作用下,倒V形和一字形下壁結(jié)構(gòu)的軟體夾持器與其接觸面積分別比對(duì)照組大69%和52%,這表明倒V形和一字形下壁的軟體夾持器具備更高的抓取可靠性.另外,隨著壓強(qiáng)的增加,接觸力呈增加的趨勢(shì),且相同壓強(qiáng)作用下,四種下壁結(jié)構(gòu)的軟體夾持器接觸力基本一致,這表明四種夾持器具備相近的負(fù)載能力.并且,由于倒V形和一字形結(jié)構(gòu)增大了接觸面積,從而減小了接觸壓強(qiáng),這有利于對(duì)易碎物體的抓取.

但是,隨著壓強(qiáng)的增加,接觸面積呈先增大后減小的趨勢(shì).這是由于氣壓過大時(shí),夾持器中部與蘋果接觸的位置隆起從而導(dǎo)致與蘋果分離(如圖14(a)所示),進(jìn)而導(dǎo)致接觸面積下降.在抓取物體時(shí),這種現(xiàn)象容易導(dǎo)致夾持不牢靠的問題,這對(duì)提高軟體夾持器的抓取穩(wěn)定性非常不利.因此,在較高氣壓作用時(shí),提高軟體驅(qū)動(dòng)器的順應(yīng)性,進(jìn)而提高與被抓物體的接觸面積顯得極為重要.

圖14 不同下壁結(jié)構(gòu)有限元分析結(jié)果

3 實(shí)驗(yàn)演示

通過上述仿真,明確了多腔軟體夾持器具備較好的抓取能力,本文通過注模的方式制作了三、四指多腔軟體夾持器,利用arduino控制小型直流氣泵同時(shí)給軟夾持器各個(gè)手指泵入空氣,利用氣壓傳感器反饋控制供氣壓強(qiáng),分別試驗(yàn)抓取了多種形狀的物體如圖15所示,抓取效果表明多腔軟體夾持器具備較好的順應(yīng)性,能夠可靠抓取圓柱形、球形、細(xì)長(zhǎng)桿等形狀的物體.

圖15 多指軟體抓持手抓取示意圖

4 結(jié)論

本文利用有限元分析的方法,對(duì)軟體夾持器變形過程中各部位形變進(jìn)行了分析,明確了軟體夾持器上下壁伸長(zhǎng)差值決定夾持器彎曲角度的大小.設(shè)計(jì)了U、V兩種褶皺形上壁的多腔軟體夾持器,分析結(jié)果表明相同氣壓作用下,U形上壁結(jié)構(gòu)的軟體夾持器的彎曲角度相對(duì)于V型結(jié)構(gòu)提高10%.

本文開展了多腔軟體夾持器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)軟體夾持器彎曲變形能力和形式的研究,結(jié)果表明多腔軟體夾持器上壁褶皺深度越大,軟體夾持器彎曲角度越大；多腔體的排列角度不為0°時(shí),軟體夾持器會(huì)發(fā)生螺旋彎曲變形.腔體內(nèi)部氣壓為40 kPa時(shí),腔體排列角度每增加1°,螺旋升角增加1.28°,二者呈線性關(guān)系.

本文優(yōu)化設(shè)計(jì)了軟體夾持器的下壁結(jié)構(gòu),仿真結(jié)果表明：倒V形和一字形下壁結(jié)構(gòu)在抓取球形或類球形物體時(shí),接觸面積分別提高69%和52%,這極大提高了抓取穩(wěn)定性.