机械工程学报

作者：孙先涛, 钟明升, 高崇, 王骜, 陈伟海

单位：1. 安徽大学电气工程与自动化学院 合肥 230601;2. 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院 北京 100191

关键词：软体机械手,气动驱动器,灵巧操作,自适应抓取；

基金：国家自然科学基金(52575001, 52005001)和安徽省教育厅(2024AH040010)资助项目。

软体机械手凭借其柔顺性、自适应性和安全性等固有特性，在机器人抓取与操作领域展现出传统刚性机构无法比拟的优势。提出一种新型多功能气动三指软体机械手，可实现易损物体的自适应安全抓取和灵巧操作。该机械手采用双自由度气动协同驱动设计，各手指由弯曲驱动器和侧摆驱动器构成：前者创新性地采用倾斜气动网络结构，相较于传统垂直网络结构，其弯曲角度和接触力得到较大提升(19.5%和20.1%)；后者通过仿生设计实现类人手指的±16.5°侧向摆动。基于超弹性材料的Mooney-Rivlin本构模型，建立了包含运动学与准静力学的耦合数学模型，精确预测软体手指在加压空气下的弯曲角度和接触力(理论与仿真结果误差分别小于2%和9.2%)。通过有限元仿真研究了软体手指的机械性能，揭示腔室倾斜角对弯曲角度和接触力的影响规律。最后，通过3D打印和成型技术制造软体机械手样机，实验表明该机械手能够抓取不同尺寸、形状、材质和重量的物体，并能执行诸如旋转开启瓶盖等灵巧的操作任务，验证了结构设计与控制策略的有效性。

来源：2025年第21期

《机械工程学报》期刊编辑部

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