13、线性电磁执行器与全触觉灵巧手抓取策略研究

线性电磁执行器与全触觉灵巧手抓取策略研究

在机器人技术领域，线性电磁执行器（LSEA）和机器人灵巧手的研究至关重要。线性电磁执行器能够实现高效的能量转换和精确的运动控制，而机器人灵巧手则需要依靠视觉和触觉信息实现稳定的抓取操作。下面将详细介绍线性电磁执行器的设计、建模、实验以及全触觉灵巧手的抓取策略。

线性电磁执行器（LSEA）的设计与建模

• LSEA的结构设计
  • LSEA的三维结构中，有效长度为23mm，宽度为11mm。线圈设置在内套筒外壁，与外壳相对固定形成定子。磁环被挤压进外套筒，磁体、磁棒和磁环按磁极顺序排列形成动子。
  • 磁棒和内套筒之间并联连接压缩弹簧，内套筒底部固定刚度较大的缓冲弹簧，磁体和内套筒间留有一定间隙，假设磁体最大位移为9mm。外壳、内套筒、外套筒和后盖采用光敏树脂3D打印制造。
  • 当通入逆时针电流时，线圈内部产生从左到右的磁场，外部产生从右到左的磁场，磁棒受斥力向前移动并挤压并联弹簧；通入反向电流时，磁棒缩回，并联弹簧释放能量，底部弹簧起到缓冲作用。
• 数学建模
  • 电磁建模
    • 定义了线圈的内外半径（R1和R2）、高度（l），磁棒和磁体的半径（r1和r2），以及各部件的轴向坐标（zi）和电流（I）。
    • 通过一系列公式计算电流微元、向量半径、向量磁势和轴向磁感应强度。例如，电流微元表示为：
      [I’ \overrightarrow