机械工程学报

作者：姚立纲, 李敬仪, 东辉

单位：福州大学机械工程及自动化学院 福州 350116

关键词：软体机械臂,模块化设计,变刚度,非线性力学；

基金：国家自然科学基金（51605092）、福建省科技厅（2014H2004）、福建省科技厅面上（2017J01691）和福建省教育厅青年（JAT160055）资助项目。

根据现有的气动软体机械臂的特征，为解决软体机械臂存在的结构刚度不足的问题，提出了一种软体机械臂模块。该模块采用耦合变刚度原理，由上下两端连接板、位于两连接板之间的外部弯曲硅胶气囊和中部变刚度硅胶气囊组成，可实现连续软体机械臂的模块化和变刚度，提升软体机械臂的负载能力。基于硅胶的超弹性材料特征，建立了新型软体机械臂模块的非线性力学模型并通过该模型完成了变刚度性能分析。在充分考虑各硅胶气囊的驱动力矩和模块的弯曲运动的基础上，设计了静态拉伸试验，对模块的变刚度气囊通过施加冗余驱动力矩来实现变刚度的效果进行了分析。通过试验与论证，总结出了模块充气压强与模块结构的刚度之间的变化规律，为气动软体机械臂刚度的计算和这种模块的实际应用提供了理论支持。

来源：2020年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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