32、技术纺织品自动化堆叠单张分离研究

技术纺织品自动化堆叠单张分离研究

1. 引言及相关工作

纤维增强塑料（FRP）因具有良好的比机械性能，被广泛应用于对重量要求极低的高性能领域。然而，FRP部件的生产劳动密集，自动化流程较少。尤其是机织纤维毡的弯曲刚度低且质地脆弱，给机器人操作带来了挑战。

为提高生产效率，理想的做法是从一叠原材料织物层开始生产，这样可以进行批量切割和准备。使用这种堆叠材料时，首要任务是将单张织物材料从堆叠中分离出来，以便进一步处理和操作。虽然夹取或冷冻抓取等方法能够从堆叠中分离出单张织物，但可能会对被抓取的织物层或下面的剩余堆叠造成不良影响。

相比之下，低压吸盘式抓手能够无损处理脆弱织物。不过，大多数纺织材料的多孔性使得堆叠单张分离变得非常困难，因为第二层或第三层织物仍会受到抓手真空吸力的影响。此前有研究成功使用真空抓手抓取纺织材料，但得出结论称这种真空抓手不适用于从材料束中抓取单层织物。还有研究表明，面密度、抓手位置、吸盘几何形状和供应压力等参数对非织造纺织品的成功抓取有重大影响，但尚未对这些影响进行量化或建模。有作者通过控制碳纤维与吸盘之间的电接触电阻，成功使用真空吸盘式抓手从堆叠中分离出机织碳纤维毡的单张，但该方法依赖于被处理材料的导电性。

为解决上述问题，本文提出了一种能够可靠分离机织技术纺织品单张的机器人抓取系统。为实现这一目标，将抓取系统拆分为相关子系统，并对它们在抓取过程中的影响进行建模，从而生成一个能够根据所选工艺参数预测抓手中吸力压力的模型。该模型能够实现以下功能：
- 随时测量附着在抓手上的织物层数。
- 确定抓手最有可能从堆叠中抓取单张织物的吸力压力。

2. 抓取系统概述

本研究中使用的主要末