梁 正，裴怡杰，武广斌

(北华大学 机械工程学院，吉林 吉林 132021)

目前机器人已经广泛运用到军事、医疗、服务、娱乐、工业等各个领域,机器人已经成为人们日常生活和工作中不可或缺的一部分[1].因气动具有很高的柔性、安全性以及环境自适应性，能够减小工作过程中产生的冲击[2]，目前应用于仿生机器人、救援、探测及医疗等领域，柔性关节未来有着广阔的应用前景[3-4].柔性关节是柔性机械手的关键部件，很大程度上影响着机械手的柔顺性和运动精度[5].关节中气囊是弹性件，其静力学特性对柔性关节的运动性能起到至关重要的作用[6].

1 柔性关节结构

在工程中，橡胶产品一般不标定剪切弹性模量，而是规定橡胶的邵氏硬度HS值[7].在常用范围内，橡胶管剪切弹性模量和邵氏硬度关系可通过查表或用经验公式得到：

G=0.117e0.034HS(MPa),

(1)

橡胶最显著的物理性能就是超弹性，天然橡胶的变形量可达到600%以上[8].橡胶形变与力的关系呈现出较强的非线性[9]，拉伸率越大其非线性越明显.但在低应变区，应力与拉伸率的关系呈近似线性，条件是构件形状简单.因此，人工驱动器在使用中，当拉伸率在50%以内，橡胶管的弹性模量可近似为定值[10].

(2)

式中，E为橡胶管弹性模量；K为橡胶管体积弹性模量.

材料基本参数：高抗撕硅胶管邵氏硬度为45°，液态硅胶管邵氏硬度为32°.则利用公式可得高抗撕硅胶管剪切弹性模量为G1=0.54 MPa，弹性模量为E1=1.62 MPa，液态硅胶管剪切弹性模量为G2=0.35 MPa，弹性模量为E2=1.04 MPa.由以上参数可知……