多腔室复合弯曲气动网格软体驱动器解析建模与实验研究

摘要

软体机器人具有灵活度高、人机交互安全等优势，在操作易碎物体和非结构化环境中具有广阔应用前景.气动软体驱动器是构建软体机器人的重要部件之一，其特性直接影响到软体机器人的性能.针对气动网格型软体驱动器，从腔室侧壁膨胀角和驱动器弯曲角度的非线性关系出发，基于赫兹接触理论和Yeoh超弹性不可压缩材料的非线性本构方程，建立了多腔室气动网格软体驱动器的准静态力学模型.该模型考虑了超弹性材料变形和多腔室侧壁膨胀接触几何非线性特点，能够准确描述不同输入气压与驱动器弯曲角度和顶端输出力的关系.根据仿生思想设计了一种多腔室复合弯曲多腔室气动网格驱动器结构，并基于该结构分别通过有限元仿真和实验对提出的解析模型进行验证.结果表明，解析模型计算结果与有限元仿真结果、实验结果最大差异均不超过10%.该气动网格软体驱动器解析模型具有较好的准确性.

关键词

气动软体驱动器 / 理论模型 / 弯曲角度 / 顶端输出力 / 实验验证