项超群 郝丽娜 张 颖 郭少飞 李存峰

(东北大学机械工程与自动化学院， 沈阳 110819)

软体手臂刚度特性分析

项超群 郝丽娜 张 颖 郭少飞 李存峰

(东北大学机械工程与自动化学院， 沈阳 110819)

气动肌肉驱动的软体机器人具有质量轻、功率密度比高、人机交互安全性高等优点。提出了一种由伸长型及收缩型气动肌肉组成的变刚度软体机器人手臂，能够实现位置与刚度的解耦。针对单根收缩型及伸长型气动肌肉进行了刚度测试实验，利用最小二乘法建立了单根气动肌肉气压、位移及刚度关系模型。基于所建立的单根气动肌肉刚度模型，针对所设计的软体手臂，建立了手臂刚度模型。搭建了手臂刚度测试实验平台，通过实验验证可知理论模型与实验模型的刚度变化趋势一致，平均相对误差为3.60%，最大相对误差为6.17%。

软体机器人； 伸长型气动肌肉； 收缩型气动肌肉； 静刚度模型； 实验

引言

随着机器人技术的迅猛发展，刚性机器人技术已经相当成熟，应用范围也很广泛，但其质量大，成本昂贵，与非结构化环境的兼容性差等缺点是不可避免的。软体机器人具有质量轻、结构简单、在非结构化的环境下适应性强、可通过改变身体形状在复杂自然环境条件下高效运动以及人机交互安全性高等优点，因此适合应用在刚性机器人难以工作的环境中。

通常软体机器人的驱动策略采用质轻及柔顺类驱动器，软体机器人的驱动方式有柔索驱动，形状记忆合金驱动[1]或气动驱动等。……