縱深 | 面向靈巧操作的多功能三指軟體機械手

摘要

軟體機械手憑借其柔順性、自適應性和安全性等固有特性，在機器人抓取與操作領域展現(xiàn)出傳統(tǒng)剛性機構無法比擬的優(yōu)勢。提出一種新型多功能氣動三指軟體機械手，可實現(xiàn)易損物體的自適應安全抓取和靈巧操作。該機械手采用雙自由度氣動協(xié)同驅動設計，各手指由彎曲驅動器和側擺驅動器構成：前者創(chuàng)新性地采用傾斜氣動網絡結構，相較于傳統(tǒng)垂直網絡結構，其彎曲角度和接觸力得到較大提升(19.5%和20.1%)；后者通過仿生設計實現(xiàn)類人手指的±16.5°側向擺動。基于超彈性材料的Mooney-Rivlin本構模型，建立了包含運動學與準靜力學的耦合數(shù)學模型，精確預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打印和成型技術制造軟體機械手樣機，實驗表明該機械手能夠抓取不同尺寸、形狀、材質和重量的物體，并能執(zhí)行諸如旋轉開啟瓶蓋等靈巧的操作任務，驗證了結構設計與控制策略的有效性。

責任編輯：趙子祎

責任校對：惲海艷

審　　核：張　彤

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