一种通用型气动软体夹持器的设计与分析

张耀耀，刘 胜，徐青瑜，霍前俊，张远飞，李 旭

(上海工程技术大学 机械与汽车工程学院，上海 201620)

引言

软体机器人是科学家模仿自然界中的软体生物[1]，如鱼[2]、水母[3]、 蚯蚓[4-5]等研制出的，由杨氏模量低的柔性材料制成[6]，能够适应各种非结构化环境，具有自由度高[7]、安全性高[8]、环境适应性强[9]、柔顺性好等优点。软体机器人的运动依靠结构本身的弹性变形实现[10]，能够解决传统机器人在人机交互和复杂环境下的安全性和灵活性问题[11]。末端软体夹持器是软体机器人的重要组成部分[12-13]，具有柔性材料的一系列特性，相比传统刚性夹持装置，其结构简单，灵活性、安全性和交互性显著提高，在抓取过程中不会对抓取物表面造成损伤[14]。

软体夹持器广泛应用于农业生产、工业制造及医疗救助等领域[15]，近年来，不同类型的软体夹持器相继被研究与开发。2011年哈佛大学GEORGE M W研究团队研制出由硅胶制成的新型六指软体机械手[16]，通过向机械手内部通入或放出气体使手指产生不同程度的变形，从而柔顺地抓取物体，但这种夹持器很难夹持体积较小或形状不规则物体。方海峰等[17]在2020年提出鸟喙微型气动软体抓手，结合软体材料的柔顺性和鸟喙结构抓取的准确性，实现对微型易碎、不规则物体的稳定抓取，但该气动软体夹持器对体积较大物体不适用。

目前，多数软体夹持器功能单一，适应性差，难以实现对从大到小各种形状、尺寸物体的通用抓取。因此，结合现有软体……