机械手与抓持对象直接接触,其性能好坏对机器人的工作效率有着至关重要的影响。软体机械手凭借结构柔软度高、多自由度和连续变形能力等优势,得到了国内外研究学者的广泛关注。根据近年来国内外软体机械手的发展情况,综述了软体机械手的材料与制造技术、气动驱动软体机械手的类型和特点、刚度可变软体机械手的种类,最后介绍了软体机械手的应用领域,并对软体机械手的发展趋势进行了展望。

由柔性材料制成的软体机械手不仅可以提高人机交互的安全性,而且对抓取对象也有一定的保护作用。设计了一种基于低成本3D打印技术的通用型负压软体机械手,该机械手主要由软体驱动器、手指和吸盘组成。软体驱动器提供动力,手指和吸盘用于抓取,且手指和吸盘既能独立又能组合工作。软体驱动器采用波纹管结构,并通过有限元仿真分析了不同结构参数对其收缩性能的影响。经过实验测试,在-0.05 MPa气压下,软体驱动器最大末端驱动力为22.53 N,最大收缩量为36.72 mm,软体机械手最大指尖力为4.86 N。实物抓取试验结果表明,该机械手能够抓取0~300 g范围内不同大小、形状和纹理的物体。

针对软体机械手抓取稳定性差等问题,设计一种由转换机构和软体手指等组成的变结构气动软体三指机械手。机械手可实现4种抓取模式,通过转换机构的结构变换改变软体手指的工作空间,使其处于最佳抓取位置。建立手指的单腔室弯曲数学模型以得出充气压力和弯曲角度的关系,采用有限元法分析各参数对腔室弯曲角度的影响,并对腔室结构进行优化;通过充气弯曲试验,验证了软体手指的良好性能;通过软体手指输出力测试获取输入气压和输出力的关系。制作