某气动单向弯曲关节柔性手指由人工肌肉和弹性钢板并联组成,弯曲变形时具有大变形和非线性特点,静力学模型十分复杂且不利于控制。为便于实时精准控制,进一步简化手指静力学模型,并对其静力学特性进行实验研究。搭建静力学实验平台,对单肌肉驱动和双肌肉驱动两种不同驱动类型的柔性手指在不同限位面和等外载荷工况下分别进行夹持力和弯曲角度的对比实验。利用MATLAB对实验数据进行处理分析,得到手指夹持力和弯曲角度的经验模型。结果表明:气动单向弯曲关节柔性手指夹持力与弯曲角度、工作气压和驱动肌肉数目之间存在非线性关系;与静力学理论模型相比,该经验模型具有更高的精度,夹持力模型预测误差能控制在0.76 N内,弯曲角度模型误差可控制在6.9°内。

柔性手指由双肌肉驱动型单向弯曲关节和单肌肉驱动型单向弯曲关节串联而成,具有2个自由度,弯曲变形时具有大的变形和非线性的特征。根据手指变形规律,采用D-H法创建手指的运动学方程,推导出其对应的力雅克比矩阵,分析手指夹持物体时末端受力情况,建立手指末端输出力与两关节气压增量之间的数学模型,该模型表明手指末端输出力与两关节气压增量近似呈正比。通过MATLAB仿真和实验相结合的方法对手指末端输出力进行研究,所建模型的仿真结果与实验