梁 正,武广斌

(北华大学 机械工程学院，吉林 吉林 132021)

人手的一系列行为包括强力抓握、精巧操作和交流手势等,这些活动的实现主要依靠人手复杂的生物力学结构和神经控制[1-3].这要求研制的机械手首先在结构上具有多个自由度,动作上具有一定的柔顺性[4].目前研究柔性的机械手多数为电机驱动、气液驱动和功能材料驱动等[5].气动柔性驱动器主要由橡胶和增强型纤维组成,适应性和柔顺性比较强,可用于对柔软、脆、嫩等物体的安全抓取[6-7].

本文采用气动单向弯曲关节作为机械手手指关节，完成了气动柔性机械手样机制作、运动空间和抓取实验,机械手可对生活中常见的各种形状的物体进行抓取，具有良好的柔顺性和适应性，为以后机械手的运动学和动力学研究奠定了基础.

1 气动柔性五指机械手结构与功能

1.1 气动柔性机械手手指结构

拇指由双驱动单向弯曲关节构成，其关节主要由硅胶管、约束环、弹簧钢板和上、下端盖等组成(图1).

(a)拇指结构三维模型

(b)拇指实物图图1 拇指结构

关节外部为形状相同的一组紧密排布的约束环,约束环一侧矩形孔内装有弹簧钢板，另一侧并列分布两个独立的弹性硅胶管，使用人工肌肉密封件密封硅胶管两端，固定安装于上、下端盖上.通入压缩气体后，弯曲关节向装有板弹簧一侧弯曲，拇指关节夹持力较大，可协同其他四指关节完成对目标物体的抓取.

机械手其余四指由单驱单向弯曲……