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液态金属柔性感知的人机交互软体机械手

2021-06-30刘会聪杨梦柯孙立宁金国庆

中国机械工程 2021年12期
关键词:变形

刘会聪 杨梦柯 袁 鑫 孙立宁 金国庆

1.苏州大学机电工程学院,苏州,215000 2.江苏省先进机器人技术重点实验室,苏州,215000

0 引言

软体机器人是近年来机器人研究领域的热点[1]。软体机器人高度柔软和多自由度的特性[2]使其具有非常好的环境适应性和安全性[3],在工业抓取[4]、仿生生物[5]和医疗康复[6]等领域具有巨大的研究价值和广阔的应用前景。软体机械手是一种常见的软体机器人形式,相较于传统的刚性机械手,与人类肢体的相似性更高,在柔性抓取、人机交互方面更具安全性和适应性[7]。

人机交互机械手可以通过肢体映射、肌电控制、脑波控制[8-9]等方式帮助人类在相对危险和难以到达的地方从事活动,如危险物品的抓取、高危作业、抢险救灾、远程医疗等[10]。因此,采用人机交互的方式对软体机械手进行运动控制可以扩大软体机械手的应用范围,提高软体机械手的操控能力。

软体机械手常采用气动[11]的驱动方式,但软体机械手自由度多,在抓握物体的过程中会产生被动的变形,难以对其进行精确建模,这增加了软体手的交互控制难度[12],因此可以在软体手上集成柔性传感器对其进行变形检测,继而进行反馈控制。

软体机器人的大变形特点要求柔性传感器具有非常好的柔顺性和拉伸性,为保证柔性传感器在运动变形时不易受耦合变形因素的影响,柔性传感器还要具有较好的鲁棒性和稳定性。基于液态金属的电阻式传感器具有拉伸性好、滞后性低、重复性和稳定性好等优点,满足软体机器人的传感需求。……

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