高銳，張偉，王勇

(1.國(guó)家林業(yè)和草原局北京林業(yè)機(jī)械研究所,北京 100029；2.福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福州 350012;3.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)新技術(shù)研究所，北京 100091)

現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑具有綠色低碳、節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的特性[1-2]，同時(shí)裝配式建筑可預(yù)制化、工業(yè)化生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)安裝的優(yōu)勢(shì)，能很好地滿足人們對(duì)于高品質(zhì)住房的物質(zhì)和精神的雙重要求，未來有著巨大的發(fā)展?jié)摿褪袌?chǎng)前景[3-6]。結(jié)構(gòu)用集成材是現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑主要結(jié)構(gòu)材，被廣泛應(yīng)用。但結(jié)構(gòu)用集成材生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，產(chǎn)品加工前后上、下料還是以人工為主，效率低下，很大程度上影響了整條自動(dòng)化生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。近年來，國(guó)外真空吸盤被廣泛用于結(jié)構(gòu)用集成材的自動(dòng)上下料作業(yè)，自動(dòng)化程度高，作業(yè)高效。德國(guó)威力公司(WEINIG)和豪邁公司(HOMAG)開發(fā)了以工業(yè)機(jī)器人為載體，海綿吸盤為抓取工具的結(jié)構(gòu)用集成材自動(dòng)化上下料系統(tǒng)；丹麥 SYSTEM TM 公司采用龍門架搭載真空多頭吸盤或海綿吸盤進(jìn)行結(jié)構(gòu)用集成材的自動(dòng)上下料作業(yè)。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者主要集中對(duì)以金屬零件為作業(yè)對(duì)象的自動(dòng)上下料裝備的研究，而對(duì)結(jié)構(gòu)用集成材為加工對(duì)象的上下料裝置研究較少。鄭天池等[7]采用三菱FX3GA系列PLC(programmable logic controller)設(shè)計(jì)了電容器鋁殼自動(dòng)上料-定量灌膠控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電容器鋁殼自動(dòng)上料和高精度定量灌膠。張鐵等[8]設(shè)計(jì)了一種用于沖床生產(chǎn)時(shí)金屬?zèng)_壓件的上下料機(jī)械手，并通過自適應(yīng)遺傳算法對(duì)機(jī)械手電機(jī)伺服系統(tǒng)控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化整定。曾文萱等[9]開展了磨齒機(jī)自動(dòng)上下料機(jī)械手控制系統(tǒng)研究，實(shí)現(xiàn)磨齒機(jī)生產(chǎn)作業(yè)時(shí)齒輪上下料循環(huán)過程的全自動(dòng)化。朱華炳等[10]在分析了不銹鋼薄板拋光工藝特點(diǎn)和生產(chǎn)要求的基礎(chǔ)上，研發(fā)了基于PLC 控制的上料機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)了不銹鋼薄板的自動(dòng)上下料與自動(dòng)堆垛。李平等[11]通過分析板材加工的工藝特點(diǎn),重新對(duì)設(shè)備的布局方式及工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行軌跡進(jìn)行規(guī)劃,并運(yùn)用機(jī)器視覺快速識(shí)別板材位姿,構(gòu)建了木工加工中心板材自動(dòng)上下料系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了木工加工中心與工業(yè)機(jī)器人的組合,是一種小型柔性制造系統(tǒng)在木工加工中的具體應(yīng)用。

筆者設(shè)計(jì)一種龍門機(jī)械手，通過真空海綿吸盤對(duì)結(jié)構(gòu)用集成材進(jìn)行自動(dòng)上下料的裝置，通過試驗(yàn)對(duì)海綿吸盤真空吸附系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、可靠性和抓取能力進(jìn)行驗(yàn)證，并分析抓取力、海綿吸盤真空的影響因素，為采用海綿吸盤結(jié)構(gòu)用集成材自動(dòng)上下料的設(shè)計(jì)提供參考。

1 整體結(jié)構(gòu)與原理

結(jié)構(gòu)用集成材自動(dòng)上下料裝置整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由支架、升降機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)、真空系統(tǒng)等四部分組成。支架起到支撐裝置整體的作用。升降系統(tǒng)由電機(jī)、減速箱、卷筒、升降帶、四連桿機(jī)構(gòu)等零部件組成，為上下料裝置主要升降工作執(zhí)行部分。小車平移系統(tǒng)主要由小車、導(dǎo)軌、滑塊、伺服電機(jī)、同步帶輪、同步帶、傳動(dòng)軸、直齒輪、齒條等零部件組成，為上下料裝置左右移動(dòng)的工作部分。根據(jù)結(jié)構(gòu)用集成材自動(dòng)上下料裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序，控制升降機(jī)構(gòu)和平移機(jī)構(gòu)帶動(dòng)海綿吸盤進(jìn)行上下與左右運(yùn)動(dòng)、海綿吸盤對(duì)結(jié)構(gòu)用集成材的抓取與釋放作業(yè)，最終完成結(jié)構(gòu)用集成材的自動(dòng)上下料作業(yè)。

1.支架；2.電機(jī)；3.減速機(jī)；4.卷筒；5.同步輪；6.同步帶；7.伺服電機(jī)；8.傳動(dòng)軸；9.滑塊；10.導(dǎo)軌；11.直齒輪；12.齒條；13.海綿吸盤；14.升降帶；15.四連桿機(jī)構(gòu)。圖1 上下料裝置結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Schematic diagram of uploading and downloading equipment

2 真空吸附系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 真空吸附系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)用集成材具有規(guī)格尺寸較大、硬度較金屬低、表面存在節(jié)子和透氣等特點(diǎn)，采用機(jī)械夾持的上下料方式易造成集成材表面損傷；傳統(tǒng)真空吸盤無法有效地集成表面形成密閉空間，上下料作業(yè)時(shí)易脫料，均無法很好地適應(yīng)集成材的自動(dòng)上下料工作。根據(jù)結(jié)構(gòu)用集成材的特點(diǎn)，綜合分析各種真空吸盤的原理、性能與真空系統(tǒng)控制方法[12-15]，選用真空發(fā)生器內(nèi)置節(jié)流閥式海綿吸盤作為結(jié)構(gòu)用集成材上下料的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。真空吸附系統(tǒng)主要由空壓機(jī)、儲(chǔ)氣罐、真空發(fā)生器、海綿吸盤、兩位兩通電磁轉(zhuǎn)向閥 A1、A2、A3、氣壓傳感器 P1、P2、P3 組成，原理如圖 2 所示。真空發(fā)生器體積小，無運(yùn)動(dòng)部件，可以直接搭載在海綿吸盤上，負(fù)壓產(chǎn)生及解除速度更快且易于靈活控制。結(jié)構(gòu)用集成材料為實(shí)木構(gòu)件，表面有細(xì)微紋路，具有孔隙，與一般的盤式吸盤不易形成密封腔，因此采用海綿吸盤作為抓取工件的執(zhí)行部件。真空吸附系統(tǒng)由空壓機(jī)產(chǎn)生高壓氣體并由儲(chǔ)氣罐進(jìn)行儲(chǔ)存以保證流量供給。

圖2 真空吸附系統(tǒng)原理圖Fig.2 Schematic diagram of vacuum system

2.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

海綿吸盤吸附真空控制系統(tǒng)是自動(dòng)上下料裝置控制系統(tǒng)的一部分?？刂破魇强刂葡到y(tǒng)核心部件，要求具有精確的邏輯和位置控制能力、高可靠性和抗干擾性，以適應(yīng)工業(yè)自動(dòng)化和智能化生產(chǎn)的需求。本控制系統(tǒng)采用三菱 FX3U-80MT/ES PLC 作為控制器，將 MT8102IP 觸摸屏作為上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互操作。操作人員通過觸摸屏可方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置與操作，獲取空壓機(jī)氣壓、真空發(fā)生器進(jìn)口處氣壓、海綿吸盤內(nèi)負(fù)壓、海綿吸盤位置等信息，以及故障與故障原因等生產(chǎn)信息?？刂葡到y(tǒng)硬件主要包括可編程控制器 PLC、觸摸屏、數(shù)據(jù)采集模塊、控制輸出模塊等組成?？刂葡到y(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

圖3 控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖Fig.3 Structure block diagram of control system

數(shù)據(jù)采集模塊完成海綿吸盤位置、空壓機(jī)內(nèi)氣壓、海綿吸盤內(nèi)氣壓等相應(yīng)傳感器信號(hào)的實(shí)時(shí)采集，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)?PLC 控制器所能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。PLC 控制器根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊的輸入信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并根據(jù)加工工藝要求運(yùn)算相應(yīng)的輸出指令?？刂戚敵瞿K則根據(jù) PLC 控制器輸出指令通過電磁繼電器、電磁轉(zhuǎn)向閥等對(duì)升降電機(jī)、空壓機(jī)真空發(fā)生器等進(jìn)行控制來完成真空裝置對(duì)結(jié)構(gòu)用集成材工件抓取與釋放工作。

3 真空吸附系統(tǒng)性能試驗(yàn)與分析

為驗(yàn)證結(jié)構(gòu)用集成材自動(dòng)上下料裝置的真空吸附系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、可靠性和抓取結(jié)構(gòu)用集成材的能力，分析抓取力、海綿吸盤負(fù)壓的影響因素，開展了有供氣壓力與負(fù)壓關(guān)系試驗(yàn)和海綿吸盤負(fù)壓與拉脫力關(guān)系試驗(yàn)。真空吸附系統(tǒng)性能試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖4所示。

1.海綿吸盤;2.工件；3.拉力傳感器；4.智能數(shù)顯控制儀；5.氣壓傳感器P2;6.氣壓傳感器P3。圖4 真空吸附系統(tǒng)性能試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)Fig.4 Test site of vacuum system performance test

3.1 供氣壓力與負(fù)壓關(guān)系試驗(yàn)

3.1.1 試驗(yàn)方法與材料

將氣壓傳感器 P2、P3 分別安裝在海綿吸盤進(jìn)口和負(fù)壓檢測(cè)口。打開真空發(fā)生器吸氣電磁閥 A3和供氣電磁閥 A2，保持真空發(fā)生器氣路暢通狀態(tài)。啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，在海綿吸盤在吸持工件和吸氣口敞口兩種狀態(tài)下，利用數(shù)碼相機(jī)記錄供氣壓力由零到儲(chǔ)氣罐達(dá)到最大壓力全過程中，海綿真空發(fā)生器進(jìn)口處的氣壓傳感器 P2 顯示壓力與海綿吸盤處氣壓傳感器 P3 對(duì)應(yīng)的顯示數(shù)字的變化。通過播放視頻文件，記錄每間隔3 s時(shí)間點(diǎn)上兩個(gè)表的數(shù)值。實(shí)驗(yàn)采用的是真空發(fā)生器內(nèi)置的節(jié)流閥式海綿吸盤，空氣消耗量 875 L/min,最大真空度 60%，長(zhǎng)度為 1 234 mm，寬度為 130 mm ，3 行排 198 個(gè)吸氣孔，吸氣孔排列如圖 5 所示?？諌簷C(jī)排氣量 1.5 m3/min，排氣壓力 0.8 MPa，貯氣罐容量250 L。

圖5 海綿吸盤吸氣孔排列Fig.5 Arrangement of holes in sponge vacuum sucker

3.1.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果做出負(fù)壓隨供氣壓力變化圖，如圖6所示。

圖6 負(fù)壓隨供氣壓力的變化曲線Fig.6 Influence of the inlet-pressure on the pressure at the vacuum port

從圖6可以看出，當(dāng)供氣壓力為 0～630.0 kPa 時(shí)，供氣壓力與海綿吸盤負(fù)壓有明顯的相關(guān)性，應(yīng)符合一定的函數(shù)關(guān)系。設(shè)供氣壓力為xi,負(fù)壓為yj，所測(cè)得數(shù)據(jù)為{(xi,yj),i=0,1,2…m}，供氣壓力與負(fù)壓關(guān)系函數(shù)為yi=f(xi),利用最小二乘法對(duì)測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合。設(shè)擬合曲線函數(shù)為y=s*(x)，記誤差為：

δ=s*(x)-yii=0,1,…,m

δ=(δ0,δ1,…,δm)T

(1)

設(shè)φ0φ1…φn為線性無關(guān)函數(shù)簇，在φ=span{φ0(x),φ1(x),…φn(x)}中找一個(gè)s*(x)，使誤差平方和最小為:

(2)

利用MATLAB對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，分別得到海綿吸盤敞口與吸附工件兩種狀態(tài)下在供氣壓力為0～630.0 kPa 時(shí)，供氣壓力與負(fù)壓函數(shù)yo、yc分別為:

(3)

(4)

式中：x為供氣壓力，kPa；yc為吸附工件時(shí)的海綿吸盤內(nèi)負(fù)壓，kPa；yo為敞口時(shí)的海綿吸盤內(nèi)負(fù)壓，kPa。

負(fù)壓隨供氣壓力變化擬合曲線如圖如7所示。

圖7 負(fù)壓隨供氣壓力變化擬合曲線Fig.7 Influence of the inlet-pressure on the pressure at the vacuum port

試驗(yàn)結(jié)果說明，供氣壓力為 0～630.0 kPa 時(shí)，供氣壓力與海綿吸盤負(fù)壓呈良好的三階函數(shù)關(guān)系，當(dāng)供氣壓力約為 630 kPa 時(shí)，吸附工件時(shí)負(fù)壓達(dá)到 -50.3 kPa，而后隨著供氣壓力的增加，海綿吸盤的真空度基本維持不變且略有減少。由此得到該真空吸附系統(tǒng)的最優(yōu)供氣壓力值為 630.0 kPa，最小負(fù)壓為 -50.3 kPa。真空吸附系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)時(shí)將真空發(fā)生器進(jìn)口氣壓傳感器 P2 觸發(fā)壓力設(shè)為 630.0 kPa，海綿吸盤處氣壓傳感器壓力設(shè)定為 -50.3 kPa。

同時(shí)，在海綿吸盤敞口與吸附工件兩種情況，相同的供氣壓力下產(chǎn)生的負(fù)壓存在明顯的壓力差。在供氣為 0～630.0 kPa 時(shí)，壓力差近似線性增加，最后在 620.0～630.0 kPa 時(shí)，敞口時(shí)負(fù)壓為穩(wěn)定在 -27.0 kPa 左右，壓力差穩(wěn)定在 22.9～23.8 kPa 。這一特征對(duì)于判斷上下料裝置在進(jìn)行上下料作業(yè)時(shí)吸附工件的穩(wěn)定性，以及判斷工作在轉(zhuǎn)運(yùn)過程是否脫落，保證上下料作業(yè)過程的成功率至關(guān)重要。

3.2 海綿吸盤拉脫力試驗(yàn)

3.2.1 試驗(yàn)方法與材料

試驗(yàn)在自動(dòng)上下料設(shè)備上進(jìn)行。試驗(yàn)工件為杉木結(jié)構(gòu)用集成材，材面質(zhì)量等級(jí)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 26899—2011《結(jié)構(gòu)用集成材》中 2 級(jí)要求，規(guī)格如表 1 所示。試件由夾具固定后平置于支架上。電子測(cè)力計(jì)一端與夾具連接，另一端與固定在地面上的地腳螺栓連接。海綿吸盤安裝在試件正上方的升降機(jī)構(gòu)上，保持海綿吸盤、試件重心、電子測(cè)力計(jì)在一條直線上，拉脫力即為工件與夾具的重力和加上電子測(cè)力計(jì)測(cè)定的拉脫力峰值。分別進(jìn)行不同大小試件拉脫力試驗(yàn)和拉脫力與負(fù)壓關(guān)系的試驗(yàn)。

表1 杉木結(jié)構(gòu)用集成材試件規(guī)格Table 1 Table of test design method

1) 負(fù)壓與拉脫力關(guān)系的試驗(yàn):將表 1 中試件 1 固定在夾具上，與 1 個(gè)海綿吸盤平行。啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，打開電磁轉(zhuǎn)向閥 A2、A3，海綿吸盤覆蓋在試件達(dá)到穩(wěn)定數(shù)值產(chǎn)負(fù)壓后，上升機(jī)構(gòu)帶動(dòng)海綿吸盤向上運(yùn)動(dòng)直至試件與海綿吸盤脫離。由數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行攝影，實(shí)時(shí)記錄并逐幀播放，以確定試件與海綿吸盤脫開時(shí)刻的真空壓力傳感器和電子測(cè)力計(jì)示值。

2) 不同長(zhǎng)度試件拉脫力試驗(yàn)：將試件固定在夾具上。啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，打開電磁轉(zhuǎn)向閥 A3、A2，海綿吸盤覆蓋在試件負(fù)壓達(dá)到穩(wěn)定值后，上升機(jī)構(gòu)帶動(dòng)海綿吸盤與試件均速度向上運(yùn)動(dòng)直至試件與海綿吸盤脫離，由電子測(cè)力計(jì)測(cè)定并記錄拉脫力的峰值。試件每種規(guī)格試件重復(fù)試驗(yàn)30次。

3.2.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

負(fù)壓與拉脫力關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。從圖8可知，在負(fù)壓在 -13.0～-50.0 kPa 范圍內(nèi)，負(fù)壓與拉脫力有著良好的線性關(guān)系且實(shí)測(cè)拉脫力比理論值平均小 250 N。由于結(jié)構(gòu)用集成材表面存在節(jié)子、不平整和透氣等特點(diǎn)，使得海綿吸盤有效吸附面積小于理論面積，導(dǎo)致拉脫力小于理論吸附力，因此拉脫力會(huì)因結(jié)構(gòu)用集成材的表面質(zhì)量不同而不同。

海綿吸盤的理論吸附力計(jì)算公式為：

Ft=n×(πr2+2rl)×P

(5)

式中：Ft為海綿吸盤的理論吸附力，N；n為海綿吸盤吸氣孔的個(gè)數(shù)，個(gè)；r為海綿吸孔半圓半徑，3.5 mm ；l為海綿吸盤吸氣孔兩半圓中心距，20 mm；P為海綿氣孔內(nèi)的負(fù)壓，MPa。

圖8 負(fù)壓與拉脫力/理論吸附力關(guān)系圖Fig.8 Relationship curve between vacuum pressure and supplied air pressure

由公式5可以得出，海綿吸盤的理論吸附力取決于海綿吸盤的負(fù)壓與被工件所覆蓋吸氣孔的個(gè)數(shù)。工件所覆蓋不同個(gè)數(shù)吸氣孔時(shí)海綿吸盤理論吸附力與試驗(yàn)值如表2所示。

表2 不同個(gè)數(shù)吸氣孔時(shí)拉脫力性能比較Table 2 Specification of glue-laminated timber test piece

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：將工件把海綿吸盤上的吸氣孔全部覆蓋時(shí)，海綿吸盤內(nèi)負(fù)壓為 -50.3 kPa，拉脫力比理論吸附力約小 250.0 N，且保持穩(wěn)定。

吸氣孔被工件 100%，66.7% 和 33.3%被覆蓋時(shí)，海綿吸盤內(nèi)的負(fù)壓分別是 -50.3，-40.0 和 -35.0 kPa，拉脫力分別為 2 125.0，1 041.9 和 453.7 N，海綿吸盤內(nèi)真空度隨未被覆蓋的吸氣孔的增多而減小，未被覆蓋的吸氣孔越多，實(shí)測(cè)拉脫力減小得越多，海綿真空系統(tǒng)能量損失越大。因此在設(shè)計(jì)用節(jié)流閥式海綿吸盤作為抓取執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，海綿吸盤上的吸氣孔應(yīng)全部被工件覆蓋，此時(shí)在相同進(jìn)氣壓力條件下真空度最大，抓取力最大，工作效率最高。

4 海綿吸盤真空吸附系統(tǒng)控制策略

根據(jù)負(fù)壓與供氣壓力關(guān)系試驗(yàn)和拉脫力試驗(yàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與真空吸附系統(tǒng)原理，制定海綿吸盤真空吸附系統(tǒng)控制策略(圖9)。如圖9所示，空壓機(jī)工作對(duì)貯氣罐充氣，并保持氣壓大于630.0 kPa；海綿吸盤接觸工件，電磁閥A2、A3通電后氣路導(dǎo)通，真空發(fā)生器工作產(chǎn)生負(fù)壓，當(dāng)負(fù)壓小于-50.0 kPa 時(shí)電磁閥A2、A3關(guān)閉保壓，海綿吸盤開始運(yùn)動(dòng)；當(dāng)壓力傳感器P3檢測(cè)到真空度突然減小，從-28.0到 -26.0 kPa時(shí)，說明工件已脫落，海綿吸盤停止運(yùn)動(dòng)，并發(fā)出警報(bào)；當(dāng)壓力傳感器P3檢測(cè)到負(fù)壓大于-50.0 kPa時(shí)，重復(fù)A3、A2斷電氣路導(dǎo)通，真空發(fā)生器工作，增加海綿吸盤中的真空度；當(dāng)?shù)竭_(dá)所需位置時(shí)海綿吸盤停止運(yùn)動(dòng)，A1通電氣路導(dǎo)通釋放工件。

圖9 海綿吸盤真空吸附系統(tǒng)控制流程圖Fig.9 Flow diagram of sponge vacuum suction device control

試驗(yàn)結(jié)果表明，海綿吸盤真空吸附系統(tǒng)對(duì)尺寸為2 387.6 mm×228.6 mm×152.4 mm(長(zhǎng)×寬×高)、質(zhì)量為 26 kg 集成材進(jìn)行上下料作業(yè)時(shí)，以 0.4 m/s 速度上升、下降運(yùn)行和 0.6 m/s 速度水平移動(dòng)時(shí)，該控制策略可保證上下料裝置運(yùn)行平穩(wěn)。

5 結(jié) 論

1)設(shè)計(jì)一種采用龍門機(jī)械手通過真空海綿吸盤進(jìn)行結(jié)構(gòu)用集成材自動(dòng)上下料的自動(dòng)真空上下料裝置，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)用集成材自動(dòng)化上下料作業(yè)，試驗(yàn)證明作業(yè)運(yùn)行平穩(wěn)、可靠。

2)供氣壓力為 0～630.0 kPa 時(shí)，供氣壓力與海綿吸盤負(fù)壓呈三階函數(shù)關(guān)系，當(dāng)供應(yīng)壓縮空氣約為 630.0 kPa 時(shí)，吸附工件時(shí)負(fù)壓達(dá)到 -50.3 kPa，而后隨著供氣壓力的增加海綿吸盤內(nèi)的真空度基本維持不變且略有減小。

3)在負(fù)壓在 -13.0～-50.0 kPa 范圍內(nèi)，負(fù)壓與拉脫力有著良好的線性關(guān)系且實(shí)測(cè)拉脫力比理論值平均小 250.0 N。由于結(jié)構(gòu)用集成材表面存在節(jié)子、不平整和透氣等特點(diǎn)，使得海綿吸盤有效吸附面積小于理論面積，導(dǎo)致拉脫力小于理論吸附力，因此拉脫力會(huì)因結(jié)構(gòu)用集成材的表面質(zhì)量不同而不同。

4)當(dāng)海綿吸盤上的吸氣孔未被完全覆蓋時(shí)，海綿吸盤內(nèi)真空度隨未被覆蓋的吸氣孔的增多而減小，未被覆蓋的吸氣孔越多，實(shí)測(cè)拉脫力減小得越多，海綿真空吸附系統(tǒng)能量損失越大。因此在設(shè)計(jì)用節(jié)流閥式海綿吸盤作為抓取執(zhí)行部件時(shí)，海綿吸盤上的吸氣孔應(yīng)全部被工件覆蓋，此時(shí)相同進(jìn)氣壓力條件下，真空度最大，抓取力最大，工作效率最高。