面向軟體多指手的指尖接觸力學建模①

陳凌峰 張亞琪 馬小龍 蔡世波 鮑官軍

(浙江工業大學機械工程學院 杭州 310023)

0 引 言

近年來，軟體機器人成為熱門的研究方向[1]，使用軟材料制成的軟體機械手也引起了國內外研究學者的廣泛關注和研究[2-6]。以軟材料代替剛性材料為解決剛性機械手環境適應性差、交互安全性差等問題提供了新的思路。從生物學角度來看，各種軟組織是生物體中不可或缺的組成部分。柔軟的組織使生物具有極強的環境適應能力，而且在運動時具有極好的動態特性[7,8]。于是研究學者從仿生學得到靈感，使用軟材料來設計和制造軟體手，充分發揮軟材料固有的柔順性以及粘彈性和遲滯性等特性，使之具有與生物體相媲美的適應性和靈活性以及交互安全性。因此，軟體機械手所具有的復雜環境適應性、交互安全性等性能優勢將使其在社會生產和生活的諸多方面發揮重要作用。

軟體多指手在本體結構上，尤其是材料的柔性上和人手類似，但是要使軟體多指手像人手一樣靈活，還需要相應的控制理論和方法。目前的軟體多指手研究多數停留在開環抓取研究，僅文獻[9]通過位姿解算實現了對目標物體表面形貌的間接感知。傳統的機器人多指靈巧手以剛性的關節型機械結構為主，已經形成了較為成熟的理論和方法，例如目標物體聚類分析、抓持位形規劃、抓持觸點規劃、抓持力分配、手指關節力分配、物體操控等。這些理論方法中，目標物體聚類分析、抓持位形規劃、抓持觸點規劃不牽涉到具體的多指手結構和參數，同樣適用于軟體機械手。……