31、真空抓持力分析模型与实验研究

真空抓持力分析模型与实验研究

在工业自动化领域，抓持力的研究至关重要，它直接关系到机器人能否稳定、高效地抓取和操作物体。本文将深入探讨真空抓持力的影响因素、实验分析以及经验适应的分析模型。

抓持力的影响因素

抓持力受到多种因素的影响，主要可分为三类：抓持器本身、被抓持物体以及抓持策略。在所有影响因素都处于最佳条件时，抓持器缓冲垫的多孔区域与被抓持物体完全密封，此时可施加最大的真空抓持力。理论上，真空抓持力 (F) 由施加的真空度 (\Delta p) 和被抓持物体的覆盖表面积 (A) 决定，计算公式为：
[F = \Delta p \cdot A]

实验设置

为了研究抓持力，进行了如下实验设置：
- 抓持器选择 ：选用直径为 150mm、高度为 60mm 的圆柱形抓持器。其膜由 1.25mm 的聚氨酯制成，多孔区域面积约为 4500 (mm^2)，最大直径为 95mm，围绕中心轴对称排列。
- 颗粒材料 ：使用约 4100 颗直径为 6mm 的 ABS（丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯）珠子作为颗粒材料，填充了缓冲垫最大体积的 66%。
- 设备连接 ：抓持器安装在 K6D40 力传感器上，该传感器在 Z 方向的最大受力为 500N，并与 Kuka LBR iiwa 14 R820 机器人和可调真空泵 Variair Unit SV 201/2 相连。真空泵的最大压缩机功率为 4kW，可产生高达 0.42bar 的最大压力差。压力差由安装在真空泵和抓持器之间阀门附近的 VS VP8 SA M8 - 4 传感