[发明专利]半球形机器人柔软指尖结构的整体刚度及接触力计算方法

摘要

本发明涉及一种半球形机器人柔软指尖结构的整体刚度及接触力计算方法。所述半球形状的机器人柔软指尖结构，由弹性半球体和硬质底板组成；弹性半球体是正半球形状的整块柔软材料，具有良好的可压缩性和可恢复性；硬质底板为刚性薄板结构，为弹性半球体的整块柔软材料提供支撑。弹性半球体在与硬质物件接触时发生变形，并沿硬质物件的表面紧密贴合，形成接触面；进一步，基于整体刚度假设，并考虑旋转效应和滑动效应，获得了垂向刚度、水平刚度、垂向接触力、水平接触力的计算模型。通过实时获取载荷面倾角，可实时计算得到垂向接触力，通过实时获取载荷面倾角与水平考察角，可实时计算得到水平接触力；垂向接触力与水平接触力的检测均不需要借助真实的物理传感器，因此为半球形状的机器人柔软指尖结构的力与位姿的协同控制提供了基础模型。

主权项

1.一种半球形机器人柔软指尖结构的整体刚度及接触力计算方法，其特征在于：/n所述半球形状的机器人柔软指尖结构包括弹性半球体和硬质底板；/n所述弹性半球体，是形状为正半球形状的整块柔软材料，其材料弹性模量为E，球体半径为R，其底面为圆形，圆心标记为o；所述弹性半球体，具有良好的可压缩性和可恢复性；/n所述硬质底板，为刚性薄板结构，且薄板平面的形状完全包络所述弹性半球体的底面；所述硬质底板，与所述弹性半球体的底面固连，为所述弹性半球体的整块柔软材料提供支撑；/n所述半球形状的机器人柔软指尖结构，通过所述硬质底板与其它运动机构连接，进而通过所述其它运动机构的运动，带动自身运动；/n所述半球形状的机器人柔软指尖结构，其弹性半球体在与硬质物件接触时发生变形，并与所述硬质物件间沿硬质物件的表面紧密贴合，形成接触面，将所述硬质物件的表面定义为载荷面；/n所述载荷面为平面时，则所述接触面的形状为圆形，接触面在所述弹性半球体的底面的投影为椭圆投影面；所述椭圆投影面的形状为椭圆形，所述椭圆形的中心标记为o