柔性充气操控臂转动行为数值模拟与试验

刘彧; 张大旭; 陈务军; 何世赞; 邱振宇; 高成军

doi:10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.12.003

摘要

为减小充气臂转动驱动力矩,设计了类似宇航服关节的带有褶皱构造的充气膜关节及绳驱动转动装置.进行了充气臂柔性PVC织物膜材的双轴拉伸和剪切试验,基于正交异性假设计算得到了适宜充气臂双向张力和褶皱状态下膜材的弹性常数.建立了充气臂结构的有限元模型并进行了转动数值模拟和参数分析,将模拟结果与无褶皱构造的圆柱形关节理论分析结果进行了对比,表明褶皱构造关节的弯曲驱动力矩降低很多,实现了低驱动力矩的设计目标.设计和制作了充气臂样机并开展了试验研究,验证了充气臂转动数值模拟的准确性.

关键词： 柔性充气臂, 褶皱关节, 关节转动, 驱动力矩, 转动模拟, 双轴试验

本文引用格式

刘彧 , 张大旭 , 陈务军 , 何世赞 , 邱振宇 , 高成军 . 柔性充气操控臂转动行为数值模拟与试验[J]. 上海交通大学学报, 2016 , 50(12) : 1823 -1830 . DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.12.003

Abstract

为减小充气臂转动驱动力矩,设计了类似宇航服关节的带有褶皱构造的充气膜关节及绳驱动转动装置.进行了充气臂柔性PVC织物膜材的双轴拉伸和剪切试验,基于正交异性假设计算得到了适宜充气臂双向张力和褶皱状态下膜材的弹性常数.建立了充气臂结构的有限元模型并进行了转动数值模拟和参数分析,将模拟结果与无褶皱构造的圆柱形关节理论分析结果进行了对比,表明褶皱构造关节的弯曲驱动力矩降低很多,实现了低驱动力矩的设计目标.设计和制作了充气臂样机并开展了试验研究,验证了充气臂转动数值模拟的准确性.

Key words： 柔性充气臂, 褶皱关节, 关节转动, 驱动力矩, 转动模拟, 双轴试验

模态框（Modal）标题

摘要

本文引用格式

Abstract