一种新型柔顺驱动器的设计与应用研究

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作   者：

杜聪聪;  韩瀚;  王贇皓;  陈根良;  王皓; 

作者机构：

上海交通大学机械与动力工程学院; 

关键词：

线性驱动器;  有限元;  优化设计; 

期刊名称：

机械设计与研究

i s s n：

1006-2343

年卷期：

2020 年 36 卷 01 期

页   码：

58-61+74

摘   要：

传统的线性驱动器例如滚珠丝杠和音圈电机具有运动精度高、响应快和刚度好等优点,但是面对形状复杂、易碎的物体,使用刚体结构的传统驱动一般需配传感器实时监测接触力和位置信息,这增大设备成本和误操作率。因此针对该问题,基于仿生学生物肌腱原理,提出了一种基于气体驱动的软体驱动器,通过控制输入气压实现该驱动器输出直线位移。基于Neo-Hookean模型和虚功原理推导出了驱动器气压与位移关系的解析解,利用Abaqus有限元软件进行数值解验证,当气压在区间(0～45) kPa内,计算平均误差在2.59%以内。通过多目标优化方法,对物理参数进行遍历,最终筛选得到驱动器尺寸的优解区间。进一步地,为了优化软体线性驱动器性能和工作寿命,气腔部分改进为波纹管结构。最后设计并制作试验样机,通过样机与机器人协作的案例验证了其功能。