多氣腔軟體致動器的彎曲特性分析和試驗驗證

張珂，魏洪濤，蘇凱倫，李青松

(上海應用技術大學機械工程學院，上海 201418)

0 前言

傳統剛性機器人雖然已經廣泛應用于生活和工業生產中，但隨著人類探索的領域越來廣、面臨的環境也越來越復雜，軟體機器人在一些特殊的場合下，相比剛性機器人具有更好的柔順性和環境適應力。根據驅動類型，可以將軟體機器人分為：氣動軟體機器人、線驅動的仿生章魚臂、電磁驅動的微型機器人、基于智能材料驅動的軟體機器人(例如形狀記憶合金和介電彈性體驅動)。目前研究最廣泛的一種就是氣動軟體機器人。氣動軟體機器人的驅動源易于獲取且環保，在沒有泄漏的情況下，擁有很高的傳動效率。現在已經廣泛應用于機械手爪、康復手套、按摩機器人、海產品抓取等領域。

氣動軟體機器人最重要的組成部分就是軟體致動器。現在氣動軟體致動器按照動作類型可以分為：伸長收縮、彎曲、扭轉、螺旋或纏繞型等。按照結構類型可以分為：氣動網格致動器、多氣腔軟體致動器、變剛度軟體致動器等。

FARROW和CORRELL基于單向氣動增強纖維軟體致動器，在其中集成了應變和壓力傳感器，將這些傳感器整合到同一個致動器中，可以實現致動器曲率和環境接觸力的本體感知。CONNOLLY等設計一種復合式的增強纖維仿生手指軟體致動器，可以實現單向彎曲、徑向延伸、橫向膨脹等動作，并且提出了一種設計策略，該策略以運動軌跡為輸入，并使用基于非線性彈性和優化的分析建模來確定致動器的最佳設計參數。……