气撑式软体末端执行器的设计与分析

张远飞，刘 胜，霍前俊，徐青瑜，张耀耀，李 旭

(上海工程技术大学机械与汽车工程学院，上海 201620)

引言

机械臂末端执行器是自动化生产设备的重要组成部分。传统的末端执行器多为刚性的机械抓手，其与被抓物体之间为多点的刚性抓取，但是这种刚性机械抓手不适合抓取易碎且形状不规则的物体。基于软体机器人技术的发展，国内外越来越多的学者们开始关注软体抓手。软体驱动器是软体抓手的重要组成部分，其结构形态多种多样，如仿生象鼻、仿生海星、仿生章鱼软体末端执行器等[1-2]。软体驱动器多为柔性材料制成，如硅胶材料、形状记忆合金和电活性聚合物等[3-4]，且软体驱动器通常采用流体(如气体、液体等)、电信号、温度等作为驱动方式[5-7]。空气具有清洁无污染且廉价易得的特点，因此气压驱动的方式得到了更为广泛的应用。魏树军等[8]设计并制作了一种纤维增强型气动软体抓手，能够抓起各种形状不规则的物体，但是其末端夹持力较小。曹毅等[9]设计了一种封闭式仿蛇形螺旋缠绕气动软体夹持器，这种软体夹持器提高了夹持力，但是其抓取的范围较小。HAO Yufei等[10]设计了一种基于多腔型软体驱动器的多指型软体抓手，并研究了软体驱动器的长度等对其性能的影响。ILIEVSKI等[11]仿海星设计了一种采用对称式海星结构的气动软体夹持器，可以实现包络式地夹持物体。BROWN E等[12]通过在软体驱动器腔室内部填充颗粒物设计了一种能够实现刚度可变的软体夹持器，能够很好的自适应被抓物体的形状。……