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摘要
针对工业生产中抓取薄壁易碎件的作业需求，提出了一种具有指掌协同特征的内撑式机械手构型。为了寻找合适的机械手手指作业参数，探索抓取过程中接触-碰撞时应力的变化规律，采用HyperMesh、LS-PrePost等软件集成建模的方法建立了机械手指的有限元模型，对有限元模型施加相应的约束、载荷、接触类型后，计算得到了手指与易碎件接触碰撞过程中的应力、应变云图。仿真结果表明：随着手指冲击速度的增大，易碎件所受的应力呈线性增大。速度在0.5～2.5 mm/ms变化时，应力增大为原来的3～4倍；随易碎件壁厚的增大，易碎件所受的应力逐渐减小。而在较小壁厚阶段，应力变化明显，壁厚0.5～1.0 mm时的平均应力变化是壁厚1.0～2.5 mm时应力的6～7倍；在机械手抓取易碎件的碰撞瞬间施加不同的加速度时，随加速度的增大，接触应力也相应增大，加速度在1.0～2.5 mm/ms2时的平均应力变化是加速度0.5～1.0 mm/ms2时的8～9倍。根据已有的仿真结果，通过建立Kriging代理模型，计算得到的不同壁厚、抓取速度条件下接触应力大小的预测模型，为确定不同状态下的机械手抓取参数、设计和优化手指结构建立了基础。通过构建实验系统，对相关仿真结果进行了实验验证，证明了仿真结果的正确性。
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单位机电工程学院; 郑州轻工业大学
