1121 / 2023-03-10 09:30:21

基于指纹状表面织构的软体机械手抓取性能优化研究

软体机械手依靠自身的柔软性和灵活性，在抓取不规则物体或在不稳定环境下操作时，相对刚性机械手表现出极大的优势。然而在许多复杂环境下，润滑介质的存在让软体机械手难以和物体间保持良好接触，使得抓取和操作效果欠佳。为解决这一问题，在柔性材料表面制备了三种仿人手指纹的表面织构，指纹状表面织构间的凹槽允许润滑介质在相对滑动时通过，使指纹峰直接与物体接触，增加了实际接触面积。通过三维形貌仪对指纹状表面织构的三维形貌进行表征，指纹峰的高度约为300 μm，相邻的指纹峰之间的距离约为250 μm。搭建滑动摩擦试验台，分别在干摩擦、水润滑、油润滑和医用润滑的环境下，对带有表面织构和表面光滑的柔性薄膜进行摩擦效果试验。结果表明，表面织构能够显著提升柔性材料在油润滑和医用润滑的条件下的摩擦系数。在分析表面织构的摩擦特性基础上，基于润滑介质的微通道流通效应，从接触力学和摩擦学角度揭示了指纹状表面织构的摩擦学影响机理。通过将带有表面织构的薄膜黏附在软体机械手指尖部分上，在常见水润滑、油润滑以及特殊医用润滑条件下，软体手的抓取效果得到显著增强。