摘要

軟體機(jī)械手憑借其柔順性、自適應(yīng)性和安全性等固有特性，在機(jī)器人抓取與操作領(lǐng)域展現(xiàn)出傳統(tǒng)剛性機(jī)構(gòu)無法比擬的優(yōu)勢。提出一種新型多功能氣動(dòng)三指軟體機(jī)械手，可實(shí)現(xiàn)易損物體的自適應(yīng)安全抓取和靈巧操作。該機(jī)械手采用雙自由度氣動(dòng)協(xié)同驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，各手指由彎曲驅(qū)動(dòng)器和側(cè)擺驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成：前者創(chuàng)新性地采用傾斜氣動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，相較于傳統(tǒng)垂直網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其彎曲角度和接觸力得到較大提升(19.5%和20.1%)；后者通過仿生設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)類人手指的±16.5°側(cè)向擺動(dòng)。基于超彈性材料的Mooney-Rivlin本構(gòu)模型，建立了包含運(yùn)動(dòng)學(xué)與準(zhǔn)靜力學(xué)的耦合數(shù)學(xué)模型，精確預(yù)測軟體手指在加壓空氣下的彎曲角度和接觸力(理論與仿真結(jié)果誤差分別小于2%和9.2%)。通過有限元仿真研究了軟體手指的機(jī)械性能，揭示腔室傾斜角對彎曲角度和接觸力的影響規(guī)律。最后，通過3D打印和成型技術(shù)制造軟體機(jī)械手樣機(jī)，實(shí)驗(yàn)表明該機(jī)械手能夠抓取不同尺寸、形狀、材質(zhì)和重量的物體，并能執(zhí)行諸如旋轉(zhuǎn)開啟瓶蓋等靈巧的操作任務(wù)，驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制策略的有效性。

責(zé)任編輯：趙子祎

責(zé)任校對：惲海艷

審　　核：張　彤

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