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由長臂式仿生軟體機器人樣機,供氣模塊,控制模塊和數(shù)據(jù)采集模塊組成一個實驗平臺。供氣模塊采用電氣比例閥NITV0050-3BS,可以在調(diào)壓范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)出口氣壓,控制模塊采用單片機模塊并通過串口通信與 PC連接。在PC機上設置一個MFC程序并通過單片機控制輸入電氣比例閥的電壓值,并且在單片機與電氣比例閥之間安裝 TLC模塊和 LM放大器模塊,講單片機輸出的控制信號設定在電氣比例閥的有效輸入電壓范圍內(nèi)。數(shù)據(jù)采集模塊采用接觸式單向彎曲傳感器和推拉力計組成,彎曲傳感器固定在軟體機器人外壁上,當軟體機器人彎曲時,傳感器上兩端的電壓值會發(fā)生線性變化。最后由單片機進行數(shù)據(jù)測量與預處理,用于彎曲角度和抓持力度測量并通過串口通信反饋至PC機。
長臂式仿生軟體機器人彎曲角度的實驗結果中充氣過程和放氣過程中的彎曲運動曲線沒有互相重合,在相等氣壓值的情況下,充氣過程彎曲角度要普遍小于放氣過程彎曲角度,但是他們的趨勢是一致的。分析一下誤差原因有:
1.軟體機器人硅膠基體具有粘滯性:充氣開始階段,由于硅膠基體的遲滯性,使得軟體機器人彎曲角度很小,隨著內(nèi)腔壓力的增大,誤差會逐漸累積造成彎曲的實際角度要小于理論彎曲角度。
2.彈性模擬的變化:軟體機器人在彎曲的時候,其壁厚在每個位置是不一樣的,造成其自身彈性模量會發(fā)生變化,導致實際角度變小。
3.彈簧和基體的摩擦阻力:實際試驗中,軟體機器人在彎曲的時候,其內(nèi)腔的彈簧也發(fā)生彎曲,對軟體機器人的彎曲造成一定的摩擦阻力,而理論建模時忽略了軟體機器人內(nèi)彈簧和硅膠基體之間的摩擦阻力。
4.忽略了軟體機器人的徑向變形,在試驗過程中,軟體機器人在內(nèi)腔氣體壓力的驅(qū)動下會發(fā)生一定程度的徑向變形,而理論建模時忽略了一點,使得測試彎曲角度偏小。
5.彎曲傳感器的阻力矩:試驗過程中的接觸式單向彎曲傳感器與軟體機器外壁緊密貼合,對軟體機器人彎曲造成一定的阻力作用,所以試驗結果彎曲角度要比理論角度偏小。
綜合分析,新型長臂式仿生軟體機器人采用多腔多段構合式結構。這種基于NITV電氣比例閥搭建的試驗臺,制作的軟體機器人樣機,進行的軟體機器人充氣放氣狀態(tài)下彎曲狀態(tài)試驗分析,實際效果無法達到曲線重合,之后還要改善繼續(xù)對不重合現(xiàn)象進行分析。
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