王良文 孔阳光 王若澜 张志刚 刘旭玲 李林峰

1.郑州轻工业大学机电工程学院,郑州,450002

2.郑州轻工业大学国际教育学院,郑州,450002

3.河南省机械装备智能制造重点实验室,郑州,450002

0 引言

脆性材料的抗动载荷和抗冲击的能力均较差,抗压能力远高于抗拉能力,具有易碎特性,而典型的脆性材料(如玻璃、陶瓷等)应用非常广泛。在食品包装生产、轻工产品的加工以及各类物流生产线上,采用机械手完成对薄壁易碎工件的抓取与作业,具有很大的应用需求[1-2]。

在采用机械手实施对易碎件的作业过程中,易碎件的容许强度限制了机械手与易碎工件之间的接触应力。研发适用于薄壁易碎工件抓取与转运作业机器人的末端执行器存在较大的技术瓶颈,比如:高速抓取过程中,抓取手指与薄壁易碎件之间的碰触冲击可能导致易碎件的破损;而在装配易碎工件的过程中,机械手对易碎件采用“硬”的施力模式,易造成易碎件破损等问题。综上,对薄壁易碎工件作业机械手操作过程的接触碰撞进行分析与仿真具有重要意义。

世界上已有许多公司研发了适用于生产线的上下料机械手系统。如针对汽车风窗玻璃安装过程,张永春等[3]设计了自动上下料系统。机械手系统实现特定功能作业的关键部件是末端执行器[4],而机械手手指设计非常关键。许多科研人员对机械手的抓取进行了探讨,如SINTOV等[5]研究了侧面抓取的策略,VINCENT等[6]改进设计的机器人抓取器可以抓取大而薄的物体。……