定制的 3D 打印柔性指尖至关重要，因为它们使机器人夹爪能够物理适应鞋外底不规则、非刚性的几何形状。通过利用柔性材料和内部气泡结构，这些指尖最大化了接触表面积，在动态、高速操作中安全地固定物体而不会造成损坏。
处理柔性材料需要能够适应而非压碎的夹爪。柔性指尖利用内部几何形状来增加摩擦力和接触面积，确保在快速移动期间的稳定性，同时防止产品永久变形。
处理柔性物体的机械原理
适应不规则形状
鞋外底很少是平坦或刚性的；它们具有复杂的曲线和不同的纹理。标准的刚性夹爪通常无法在这些表面上建立牢固的抓握，因为它们无法改变形状。
定制的柔性指尖允许夹爪塑造自身以贴合外底。这种顺应性确保夹爪与零件的特定几何形状啮合，而不仅仅是在两点捏合。
内部气泡结构的作用
这些指尖的有效性取决于其内部设计，特别是气泡结构的包含。
这些中空或充气腔允许指尖在接触时显著压缩。这种压缩使得指尖能够包裹表面不规则处，形成超越简单摩擦的机械互锁。
高速操作稳定性
最大化接触表面积
牢固的抓握在数学上由与物体接触的表面积决定。刚性夹爪通常仅在纹理的“峰值”处接触物体。
柔性指尖在接触外底时会变平，从而大大增加了接触表面积。这种增加的接触更均匀地分布抓握力，在不需要更高液压或气压的情况下产生更强的抓握力。
防止操作过程中的滑动
处理外底的机器人通常会执行翻转操作或高速移动以保持生产周期。这些动态运动会产生试图使零件脱落的惯性力。
由于柔性指尖能够贴合零件，因此它们可以防止外底在这些剧烈的加速和减速阶段从夹爪中滑出。
理解权衡
平衡抓握和变形
自动化中的一个主要风险是损坏产品。如果刚性夹爪用力挤压柔软的外底以防止滑动，通常会导致材料永久变形。
柔性指尖通过吸收抓握能量来减轻这种情况。然而，这需要精确的工程设计；材料必须足够柔软以保护外底，但又足够坚硬以在移动过程中保持位置精度。
材料磨损和一致性
虽然柔性材料为软质零件提供了卓越的处理能力，但与刚性钢制工具相比，它们带来了不同的维护考虑。
内部气泡结构的重复压缩会对指尖材料产生机械应力。操作员必须随着时间的推移监控这些组件的疲劳或顺应性损失，以确保抓握力保持一致。
为您的目标做出正确选择
在设计鞋类自动化末端执行器时，请考虑您的具体约束条件：
- 如果您的主要重点是生产周期：利用柔性指尖，可以在不冒零件因惯性滑动风险的情况下，实现高速移动和翻转操作。
- 如果您的主要重点是产品质量：依靠材料的柔性来均匀分布力，确保外底不会遭受永久变形或表面损坏。
通过使夹爪的柔性与产品的柔性相匹配，您可以确保一个既快速又温和的过程。
总结表：
| 特征 | 刚性夹爪 | 3D 打印柔性指尖 |
|---|---|---|
| 表面适应性 | 低（捏合接触） | 高（适应不规则曲线） |
| 抓握机制 | 高压摩擦 | 机械互锁和高表面积 |
| 产品保护 | 永久变形风险 | 吸能/无损坏 |
| 高速稳定性 | 易滑动 | 翻转和快速移动期间牢固 |
| 内部几何结构 | 实心材料 | 工程气泡结构 |
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参考文献
- José-Francisco Gómez-Hernández, María-Dolores Fabregat-Periago. Development of an Integrated Robotic Workcell for Automated Bonding in Footwear Manufacturing. DOI: 10.1109/access.2024.3350441
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .