光固化果蔬采摘?dú)鈩榆涹w抓手設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

莊 煜 王海濤 王金峰 沈柳楊 王震濤

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院,哈爾濱 150030)

0 引言

近年來,采用柔性材料加工,具有高柔順性和人機(jī)交互安全性的軟體抓手受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[1-2]。與剛性機(jī)械手不同,軟體抓手自身可連續(xù)變形,在易損、不規(guī)則果蔬抓取和復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境作業(yè)等方面具有極大的應(yīng)用前景[3-5]。由于氣動軟體抓手具有重量輕、效率高、無污染等特點(diǎn),使其在軟體機(jī)器人領(lǐng)域占據(jù)了重要地位[6-8]。但受限于制造技術(shù),軟體抓手面臨許多困難和挑戰(zhàn):復(fù)雜的軟體結(jié)構(gòu)和柔性材料對制造工藝有更高的要求,如何快速高效加工出符合特定需求的本體結(jié)構(gòu)成為急需解決的難題。

為了解決復(fù)雜軟體結(jié)構(gòu)的成型問題,眾多學(xué)者借鑒了傳統(tǒng)鑄造方法,通過失蠟鑄造[9]、單軸離心澆筑[10]或多步澆筑成型等方法[11],將復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)拆分成多個(gè)簡單模具,以此降低模具設(shè)計(jì)制作難度[12-13]。但這些方法工序繁瑣,過于復(fù)雜的外壁或內(nèi)腔還會使脫模過程極其困難,粘結(jié)的接縫處還會出現(xiàn)易撕裂等問題[14-15]。

隨著3D打印技術(shù)及材料的發(fā)展,已有許多3D打印工藝(如噴墨打印[16]、選區(qū)激光燒結(jié)[17]和熔融沉積(Fused deposition modeling,FDM)[18]等)可加工柔性材料,并用于軟體抓手的制造中,如HONG等[19]利用熔融沉積技術(shù)和有限元軟件模擬軟體驅(qū)動器的打印過程,成功研制出雙通道軟體驅(qū)動器,并用于可穿戴設(shè)備上;PEELE等[20]利用數(shù)字光處理技術(shù)(Digital light processing,DLP) 高分辨率的優(yōu)勢,直接打印出空心結(jié)構(gòu)的硅橡膠驅(qū)動器,節(jié)省了后處理工藝;哈佛大學(xué)VALENTINE等[21]利用直寫式3D打印將聚氨酯基體、導(dǎo)電墨水一次性打印,并將觸覺傳感器擺放其中,制成具有感知功能的軟體驅(qū)動器。雖然上述成型方法制備的軟體驅(qū)動器具有良好的力學(xué)性能,但每一種制造方法都有其自身的局限性,FDM需要支撐結(jié)構(gòu),而且受到送絲機(jī)構(gòu)和熱塑性材料的限制,只能打印邵式硬度在80A以上的材料,故只能在高壓下進(jìn)行驅(qū)動[22];DLP設(shè)備比較昂貴,而且同樣受到可打印材料的限制。

光固化技術(shù)(Stereo lithography apparatus,SLA)是目前比較成熟的一種3D打印技術(shù),其以UV光為能量源,利用樹脂對不同波段光源的選擇性吸收特性進(jìn)行成型,具有快速、高效、材料適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)[23-24]。但同樣SLA也面臨一些問題,如在設(shè)計(jì)軟體抓手結(jié)構(gòu)時(shí),為使其彎曲變形運(yùn)動準(zhǔn)確、減少底層徑向膨脹,結(jié)構(gòu)參數(shù)仍需進(jìn)一步優(yōu)化。而目前大多成果只對SLA工藝進(jìn)行研究,以提高成型精度和表面質(zhì)量,對其變形理論和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究成果較少。

基于以上分析,本文基于SLA工藝特點(diǎn),擬設(shè)計(jì)一種無需支撐結(jié)構(gòu)的SLA軟體采摘抓手結(jié)構(gòu),利用Abaqus軟件對軟體驅(qū)動器的彎曲特性進(jìn)行仿真分析,確定最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)組合。最終,利用試驗(yàn)量化軟體驅(qū)動器的彎曲能力,并通過果蔬抓取試驗(yàn)驗(yàn)證軟體抓手的抓取性能。

1 軟體采摘抓手整體結(jié)構(gòu)

本研究中軟體采摘抓手由3個(gè)軟體驅(qū)動器通過法蘭盤組裝而成。每個(gè)驅(qū)動器包括應(yīng)變層、通道和底層3部分,其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要參數(shù)包括:腔體寬度b、壁厚c、腔體間隙d、底層厚度t、腔體個(gè)數(shù)k以及腔室高度h。

圖1 軟體驅(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖

2 軟體驅(qū)動器變形理論分析

軟體抓手主要由腔體、通道和驅(qū)動器底層3部分組成。本文將軟體驅(qū)動器彎曲變形前后的狀態(tài)進(jìn)行分析,以得到軟體驅(qū)動器變形所需的驅(qū)動氣壓。由于驅(qū)動器底層形狀較為規(guī)則,故選取單個(gè)腔體,其彎曲變形狀態(tài)如圖2所示,其主要尺寸參數(shù)如下:底層原長為L,寬度為W,厚度為t,變形后底層長度為L′,變形后曲率半徑和角度分別為R和θ。

圖2 腔體變形前后與底層彎曲示意圖

考慮到硅橡膠樹脂高彈性非線性的力學(xué)特性,故采用Yeoh模型描述軟體驅(qū)動器運(yùn)動變形時(shí)的非線性力學(xué)行為。假設(shè)硅橡膠樹脂各向同性且不可壓縮,則基于應(yīng)力-應(yīng)變理論建立硅橡膠樹脂的本構(gòu)關(guān)系,其相應(yīng)的二階應(yīng)變能密度函數(shù)U可表示為

U=U(I1,I2,I3)

(1)

其中

式中I1、I2、I3——應(yīng)變張量不變量系數(shù)

λ1、λ2、λ3——空間3個(gè)方向的主伸長比

根據(jù)硅橡膠樹脂的不可壓縮性,得I3=1。此時(shí),對于應(yīng)變能函數(shù)U,則采用Yeoh模型的二項(xiàng)參數(shù)形式

U=C10(I1-3)+C20(I2-3)2

(2)

式中C10、C20——系數(shù)

C10、C20由Abaqus軟件對硅橡膠樹脂拉伸件的應(yīng)力-應(yīng)變曲線擬合得到,C10=0.98,C20=0.37。

軟體驅(qū)動器在彎曲變形時(shí),底層在長度方向上變形較為明顯,其主拉伸比設(shè)為λ1,寬度方向拉伸比變化微小,假設(shè)厚度方向拉伸比不變(故λ3=1),由式(1)可得

(3)

(4)

故軟體驅(qū)動器底層應(yīng)力σ1與應(yīng)變能函數(shù)U的關(guān)系式為

(5)

化簡后可得到軟體驅(qū)動器底層應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系為

(6)

忽略二階及二階以上微小量,可得

(7)

如圖3所示,在單個(gè)腔體充氣時(shí),腔體內(nèi)為密閉空間,假設(shè)腔體各個(gè)部分所受應(yīng)力相等,腔體內(nèi)部的壓強(qiáng)為pi,單個(gè)腔體的底層截面應(yīng)力為σ1,由力矩平衡可得

圖3 單個(gè)腔體受力分析示意圖

(8)

聯(lián)立式(7)、(8)可得

(9)

由圖2可知,單個(gè)腔體的主伸長比為

(10)

聯(lián)立式(9)和式(10)可得

(11)

通過式(11)可得出單個(gè)腔體彎曲角度隨氣壓變化曲線(圖4)。

圖4 單個(gè)腔體彎曲角度隨氣壓變化曲線

3 仿真優(yōu)化

在軟體驅(qū)動器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),腔體和通道的高度、腔體個(gè)數(shù)k、腔體壁厚c、腔體間隙d以及底層厚度t均會對其彎曲角度產(chǎn)生不同程度的影響。為了獲得高性能的軟體驅(qū)動器,利用Abaqus軟件對軟體驅(qū)動器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行單因素仿真分析,以彎曲總角度θ為主要性能指標(biāo),具體測量方法如圖5所示:軟體驅(qū)動器根部到端部的連線與水平線的夾角為w,則π-θ=2(π/2-w),故θ=2w;所以只需要測量夾角w,即可確定其彎曲總角度θ。

圖5 彎曲角度測量方法示意圖

由于受到材料和料池高度(20 mm)的限制,打印軟體驅(qū)動器時(shí)應(yīng)盡量浸泡在料池的硅橡膠樹脂中,以便得到成型質(zhì)量更高的軟體驅(qū)動器。故本文所設(shè)計(jì)的軟體驅(qū)動器總高為20 mm,并針對不同腔體和通道高度的驅(qū)動器進(jìn)行預(yù)試驗(yàn),此時(shí)將腔體個(gè)數(shù)設(shè)為6、腔體壁厚為2 mm、腔體間隙為2.5 mm以及底層厚度為3 mm,去除腔體壁厚和底層厚度,腔體和通道高度總和為15 mm,首先選取腔體高度分別為9、11、13 mm,對應(yīng)通道高度為6、4、2 mm,并通過Abaqus軟件對各結(jié)構(gòu)參數(shù)的軟體驅(qū)動器進(jìn)行模擬,得到的彎曲角度隨驅(qū)動氣壓變化曲線如圖6所示。

圖6 不同腔體高度的彎曲角度變化曲線

從圖6中可以看出,腔體高度越大,軟體驅(qū)動器彎曲角度增長趨勢越明顯。當(dāng)腔體高度為13 mm,氣壓增長到40 kPa時(shí),相鄰兩腔體膨脹并發(fā)生干涉,會對軟體驅(qū)動器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞,且驅(qū)動器彎曲角度增長速度過快,也不利于對驅(qū)動器彎曲角度的控制;當(dāng)腔體高度為9 mm時(shí),軟體驅(qū)動器彎曲角度增長趨勢不明顯,通道高度過大使驅(qū)動器不易彎曲,腔體之間還會出現(xiàn)應(yīng)力集中。當(dāng)腔體高度為11 mm,軟體驅(qū)動器彎曲角度隨氣壓變化比較合適,且不會出現(xiàn)徑向膨脹和結(jié)構(gòu)容易破壞等情況,因此選擇腔體高度為11 mm、通道高度為4 mm進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

3.1 單因素試驗(yàn)

3.1.1壁厚

首先,利用Abaqus有限元軟件對腔體壁厚為1.5、2.5、3.5 mm的軟體驅(qū)動器進(jìn)行仿真,此時(shí)腔體間隙為2.5 mm,腔體個(gè)數(shù)為6,底層厚度為 3 mm。

由圖7可知,腔體壁厚對軟體驅(qū)動器的彎曲角度影響較為明顯。在相同氣壓下,腔體壁厚增加,軟體驅(qū)動器的彎曲角度減小;但當(dāng)壁厚過小(1.5 mm時(shí)),驅(qū)動器底層徑向膨脹,導(dǎo)致應(yīng)變層和底層連接處出現(xiàn)應(yīng)力集中(圖8),容易被破壞;當(dāng)壁厚為3.5 mm時(shí),由于硅橡膠樹脂自身應(yīng)力限制了驅(qū)動器彎曲變形,使其彎曲角度增長過慢,故預(yù)選腔體壁厚為1.6～2.8 mm。

圖7 不同腔體壁厚的彎曲角度變化曲線

圖8 軟體驅(qū)動器應(yīng)力集中仿真結(jié)果

3.1.2腔體個(gè)數(shù)

利用Abaqus有限元軟件對腔體個(gè)數(shù)為4、6、8的軟體驅(qū)動器進(jìn)行仿真,此時(shí)腔體壁厚為2.5 mm,間隙為2.5 mm,底層厚度為3 mm。

由圖9可知,在相同氣壓下,隨著腔體個(gè)數(shù)增多,軟體驅(qū)動器的彎曲角度變大。但當(dāng)腔體個(gè)數(shù)為8時(shí),通道預(yù)先膨脹,導(dǎo)致軟體驅(qū)動器無法彎曲(圖10);究其原因,由于驅(qū)動器長度、腔體壁厚和間隙均不變的情況下,腔體個(gè)數(shù)增多,單個(gè)腔體內(nèi)所承受氣壓面積減小,使腔體難以膨脹,導(dǎo)致彎曲變形失效,仿真結(jié)果無法收斂,故預(yù)選腔體個(gè)數(shù)為4～7。

圖9 不同腔體個(gè)數(shù)的彎曲角度變化曲線

圖10 通道預(yù)先膨脹仿真結(jié)果

3.1.3底層厚度

利用Abaqus有限元軟件對底層厚度為2、3、4 mm的軟體驅(qū)動器進(jìn)行仿真,此時(shí)腔體壁厚為2.5 mm,腔體個(gè)數(shù)為6,間隙為2.5 mm。

底層厚度對彎曲角度的影響如圖11所示。在同一氣壓下,彎曲角度變化趨勢較為接近。但當(dāng)?shù)讓雍穸葹? mm時(shí),底層表面出現(xiàn)徑向膨脹(圖12),在抓取果蔬時(shí)會對果蔬表面產(chǎn)生擠壓變形,影響軟體驅(qū)動器彎曲變形精度和果蔬品質(zhì);隨著壁厚的增加,驅(qū)動器內(nèi)側(cè)徑向膨脹程度減少,當(dāng)?shù)讓雍穸葹?～4 mm時(shí),底層厚度對彎曲角度的增長趨勢影響不明顯,故考慮材料成本和光固化成型工藝特點(diǎn),將底層厚度選為3 mm。

圖11 不同底層厚度的彎曲角度變化曲線

圖12 底層徑向膨脹仿真結(jié)果

3.1.4腔體間隙

最后利用Abaqus有限元軟件對腔體間隙為1.0、2.5、4.0 mm的軟體驅(qū)動器進(jìn)行仿真,此時(shí)腔體壁厚為2 mm,腔體個(gè)數(shù)為6,底層厚度為3 mm。

由圖13可知,隨著腔體間隙增大,軟體驅(qū)動器的彎曲角度變大;當(dāng)氣壓超過40 kPa,腔體間隙過小(1 mm)時(shí),相鄰腔體變形會發(fā)生干擾(圖14a);當(dāng)腔體間隙為4.0 mm,氣壓超過60 kPa時(shí),由于腔體間隙過大,應(yīng)變層無法限制其徑向膨脹,導(dǎo)致驅(qū)動器發(fā)生破壞(圖14b),故預(yù)選腔體間隙為1.5～3.0 mm。

圖13 不同腔體間隙的彎曲角度變化曲線

圖14 軟體驅(qū)動器仿真失效

通過單因素試驗(yàn)表明,上述因素中影響軟體驅(qū)動器彎曲的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)為:腔體壁厚、腔體個(gè)數(shù)和腔體間隙。故確定驅(qū)動器各結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍如表1所示。

表1 軟體驅(qū)動器結(jié)構(gòu)參數(shù)水平

3.2 正交試驗(yàn)

前期試驗(yàn)表明,在氣壓70 kPa時(shí),軟體驅(qū)動器已達(dá)到最大彎曲角度;在氣壓40 kPa下,驅(qū)動器的彎曲角度即可初步滿足抓取物體的要求,同時(shí)考慮硅橡膠樹脂循環(huán)載荷下的穩(wěn)定承載力,故以氣壓40 kPa時(shí)的彎曲角度為主要性能指標(biāo),研究上述3項(xiàng)參數(shù)對軟體驅(qū)動器彎曲角度的影響,采用極差分析法,得出最佳的結(jié)構(gòu)參數(shù)。選用三因素四水平正交表L16(43),正交試驗(yàn)方案與結(jié)果如表2所示,A、B、C為因素水平。

表2 正交試驗(yàn)方案與結(jié)果

各因素極差由大到小排序?yàn)?A、B、C。對于本研究而言,各因素的重要次序?yàn)?腔體壁厚、腔體個(gè)數(shù)、腔體間隙。在同種水平下,通過極差分析可知,A1B4C4時(shí)彎曲角度最大。與此同時(shí),為避免由于應(yīng)力集中、徑向膨脹等原因所導(dǎo)致軟體驅(qū)動器的失效,最終選定一組最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù):腔體壁厚1.6 mm,腔體個(gè)數(shù)7、腔體間隙3 mm、底層厚度3 mm。

3.3 試驗(yàn)驗(yàn)證

根據(jù)最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)組合設(shè)計(jì)出軟體驅(qū)動器三維結(jié)構(gòu),并采用光固化的方式對軟體驅(qū)動器進(jìn)行一體打印成型,其制備過程如下:

(1)通過ChiTuBox軟件對軟體驅(qū)動器三維模型切片,設(shè)置成型工藝參數(shù):分層厚度為0.035 mm、底層數(shù)為8,底層曝光時(shí)間為30 s,其余每層曝光時(shí)間為10 s。然后,導(dǎo)出軟體驅(qū)動器的切片文件。

(2)將導(dǎo)出的切片文件傳輸?shù)焦夤袒?D打印機(jī)中,并將RESIONE公司生產(chǎn)的硅橡膠樹脂倒入光固化打印機(jī)料池中,開始打印。

(3)將打印好的軟體驅(qū)動器用酒精清洗,并放入固化機(jī)中進(jìn)行二次固化。固化完成后,即可得到軟體驅(qū)動器實(shí)體模型,成型后的軟體驅(qū)動器如圖15所示。

圖15 軟體驅(qū)動器實(shí)物圖

從圖15可以看出,打印后的軟體驅(qū)動器具有良好的成型精度。但在未通入氣壓時(shí),軟體驅(qū)動器具有一定的初始彎曲角度(約為2.3°),分析其主要原因:硅橡膠樹脂具有一定的收縮性,在光固化成型后,軟體驅(qū)動器內(nèi)部結(jié)構(gòu)中空且底層較厚,層厚越大,收縮量就越大,故驅(qū)動器會向底層發(fā)生彎曲,使其出現(xiàn)了一定的初始彎曲角度。然后,將打印后的軟體驅(qū)動器固定在測試平臺上進(jìn)行彎曲試驗(yàn),彎曲試驗(yàn)結(jié)果如圖16所示。

圖16 單個(gè)驅(qū)動器實(shí)際彎曲角度

并采用Abaqus軟件對最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)的軟體驅(qū)動器進(jìn)行仿真試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如圖17所示。

圖17 軟體驅(qū)動器仿真試驗(yàn)結(jié)果

軟體驅(qū)動器的仿真結(jié)果與實(shí)際彎曲試驗(yàn)結(jié)果如圖18所示,可以看出仿真曲線和實(shí)際彎曲試驗(yàn)結(jié)果擬合較好,最大誤差不超過8.88%,故所建立的有限元模型可以準(zhǔn)確反映軟體驅(qū)動器的彎曲特性。

圖18 彎曲角度驗(yàn)證試驗(yàn)曲線

4 軟體驅(qū)動器末端輸出力試驗(yàn)

軟體驅(qū)動器的末端輸出力直接影響果蔬抓持能力,故本文采用推拉力計(jì)(東莞三量量具有限公司)對不同氣壓和彎曲角度下的軟體驅(qū)動器末端輸出力進(jìn)行測量。試驗(yàn)方案如圖19所示,首先利用夾具將軟體驅(qū)動器根部固定,由于軟體驅(qū)動器的末端輸出力與抓取物體表面垂直,故在測量不同彎曲角度輸出力時(shí),保持推拉力計(jì)與軟體驅(qū)動器端部底面垂直。然后,通入壓縮空氣,記錄不同壓力下的推拉力計(jì)示數(shù)。

圖19 末端輸出力試驗(yàn)

根據(jù)上述試驗(yàn)步驟,得到不同氣壓和彎曲角度下的軟體驅(qū)動器末端輸出力,試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。從表中可知,在同一彎曲角度下,充氣壓力越大,軟體驅(qū)動器的末端輸出力越大,且增長趨勢越明顯;此外,在同一充氣壓力條件下,軟體驅(qū)動器的末端輸出力隨著彎曲角度的增大而減小,當(dāng)彎曲到最大角度時(shí),末端輸出力為0 N。

表3 軟體驅(qū)動器末端輸出力

5 果蔬抓取試驗(yàn)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證光固化軟體抓手用于果蔬采摘的可行性,選擇不同形狀、質(zhì)量和尺寸的果蔬進(jìn)行抓取試驗(yàn)。首先,將光固化打印成型后的軟體驅(qū)動器與前期搭建好的氣動回路相連,并按圓周等距的方式安裝在法蘭盤上,形成軟體采摘抓手,然后將其固定在機(jī)械臂上,搭建后的果蔬抓取試驗(yàn)移動測試平臺如圖20a所示。在抓取試驗(yàn)前,先對各類果蔬的驅(qū)動氣壓進(jìn)行預(yù)估,此時(shí)驅(qū)動氣壓為軟體抓手將果蔬抓起時(shí)的壓力,其抓取果蔬的驅(qū)動氣壓、果實(shí)質(zhì)量和尺寸如表4所示。

表4 不同果蔬的質(zhì)量與尺寸

圖20 果蔬抓取試驗(yàn)

果蔬抓取具體過程如圖20b所示:首先,控制氣壓負(fù)壓,軟體抓手張開,并將軟體抓手移至目標(biāo)果蔬正上方;然后,靠近果蔬,并控制氣壓正壓,軟體抓手閉合,夾緊果蔬;最后,抬起機(jī)械臂,帶動軟體抓手和果蔬移動至目標(biāo)位置,軟體抓手張開,果蔬落入目標(biāo)位置。

各果蔬的抓取情況如圖20c所示,圖中展示了軟體抓手抓取黃桃、番茄、蘋果和丑桔4種不同品種的果蔬。從圖中可以看出,對于尺寸較小的黃桃和番茄,軟體抓手只能通過指尖與其接觸,存在抓取穩(wěn)定性不足的缺點(diǎn),容易造成果實(shí)脫落。為了提高軟體抓手的穩(wěn)定性,將黃桃與番茄的驅(qū)動氣壓分別提高至30 kPa和36 kPa,以提高軟體抓手的剛度,此時(shí)在果蔬抓取測試平臺移動過程中,果實(shí)未脫落且表面未出現(xiàn)損傷。而對于尺寸較大的蘋果與丑桔,軟體抓手與果蔬接觸面積大且表面貼合較好,通過彎矩可產(chǎn)生較大的抓取力。通過抓取試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),將蘋果與丑桔的驅(qū)動氣壓分別提高至32 kPa和30 kPa,即可抵抗測試平臺移動過程中所產(chǎn)生的擾動,且果實(shí)表面無損壞。

果蔬抓取試驗(yàn)結(jié)果表明,光固化軟體抓手動作靈活,對抓取物體的適應(yīng)性較強(qiáng),易于控制,可通過適當(dāng)提高驅(qū)動氣壓,實(shí)現(xiàn)不同質(zhì)量和尺寸果蔬的抓取。

6 結(jié)束語

根據(jù)光固化成型技術(shù)特點(diǎn),設(shè)計(jì)并制造了一種果蔬采摘軟體抓手。并基于Yeoh模型對軟體驅(qū)動器運(yùn)動變形時(shí)的非線性力學(xué)行為進(jìn)行分析,推導(dǎo)出軟體驅(qū)動器彎曲變形角度與其內(nèi)部氣壓之間的非線性關(guān)系模型。通過Abaqus有限元軟件對軟體驅(qū)動器的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行單因素仿真分析,并采用正交試驗(yàn)法優(yōu)化了軟體驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)參數(shù),獲得了最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)組合:腔體壁厚1.6 mm、腔體個(gè)數(shù)7,腔體間隙3 mm、底層厚度3 mm;然后,利用SLA將軟體驅(qū)動器一體成型,將其安裝在試驗(yàn)平臺上,通過彎曲特性試驗(yàn)驗(yàn)證了有限元模型的合理性和準(zhǔn)確性,量化軟體驅(qū)動器的彎曲性能;最后,將成型后的軟體驅(qū)動器與法蘭盤組裝,并安裝在機(jī)械臂上,完成了果蔬自適應(yīng)抓取試驗(yàn)。結(jié)果表明建立的軟體驅(qū)動器彎曲模型能夠反映該驅(qū)動器的基本特性,研制的光固化軟體抓手能夠用于果蔬的采摘作業(yè)。