5.2 抓取机构设计

夹持机构力学分析

网球抓取机构采用双指平行夹持设计，具有以下特点：

• 自适应抓取：弹簧预紧机构使夹爪能适应不同尺寸网球
• 力控制：通过限位开关实现抓握力控制
• 防滑设计：夹爪内侧采用硅胶垫增加摩擦力

力学模型：

抓握力F = k × Δx
其中：
k - 弹簧刚度系数
Δx - 弹簧压缩量

通过调整弹簧预压缩量，可以控制抓握力在2-5N范围内，既能牢固抓取网球，又不会造成损坏。

物体稳定性控制

为确保网球在移动过程中不脱落，我们采用多阶段抓取策略：

1. 预抓取阶段：夹爪以较小力度接触网球
2. 稳定抓取：增加抓握力至安全阈值
3. 提升阶段：缓慢提升机械臂
4. 运输阶段：保持恒定抓握力

def grab_tennis_ball():
    # 接近网球
    move_to_position(ball_position)
    
    # 预抓取
    set_gripper_force(2.0)  # 2N抓握力
    close_gripper()
    
    # 稳定抓取
    if gripper_contact_detected():
        set_gripper_force(3.5)  # 增加到3.5N
        time.sleep(0.5)
    
    # 提升
    lift_arm(100)  # 提升10cm
    
    # 运输到收集箱
    move_to_position(collection_box)
    
    # 释放网球
    open_gripper()