基于气腔驱动的柔性夹持器设计与弯曲性能研究

摘要

为了提高夹持器对物体抓取的柔顺性和稳定性，提出一种基于硅橡胶作为致动层材料的气动刚柔耦合夹持器。首先，基于描述硅橡胶非线性变形特征的Yeoh本构模型与虚功原理，确定单个夹持器关节气腔充气后的变形量与驱动气压的关系；然后，推导出两相邻关节间局部偏转角与致动层气腔变形量的解析关系；最后，通过坐标变换得到末端关节相对于近端关节的偏转角度，建立夹持臂整体弯曲变形性能的预估数学模型。结果表明，夹持器可通过调整关节数量改变夹持器的姿态和夹持范围实现自适应包络。当气压处于0～100 kPa时，由4个关节串联构成的夹持臂偏转角度可达0°～20°,夹持负载可达约20 N。

关键词

柔性夹持器 / 气动 / 自适应包络 / 弯曲变形