赵玉侠,万学锋,周俊成,钮乾坤

(北方工业大学 机械与材料工程学院, 北京 100144)

0 引言

软体机器人是自动化发展领域的一个代表性成果,正处于发展的一个黄金阶段,虽然它不能跨越刚性机器人的各个方面,但在医疗康复、仿生工程和其他领域具有很大的潜在优势[1-5]。如何将软体机器人更好地应用于人类,是目前整个软体机器人领域内共同的问题。在软体机器人领域中,软体抓取器成熟度比较高,应用范围广,在不少工业领域实现了商业化运用。软体抓取器在驱动方式上可以分为带有外部电机的被动驱动(接触驱动和肌腱驱动)[6-8]、流体弹性体驱动[9]、电活性聚合物驱动[10-11]、形状记忆合金驱动[12-13]、其他活性材料驱动[14-15]。而随着机器人工作环境的越来越非结构化,软体抓取器在传感器集成[16]、3D打印制作[17]、可调刚度[18]、材料开发[19]等方面不断地被推到一个更高的高度。近年来,水下的软体抓取器不断被研发,在生物采样、操作精密结构等方面取得了很大的突破[20],但是软质材料固有的特性决定了软体抓取器不能抓取载荷较大的物体,这成为了软体抓取器最为困难的问题。

研发一款具有较大承载力的抓取器是解决以上问题的最直接方法。据了解,承载力比较大的抓取器一般使用的是流体驱动,其输出的力常通过使用纤维增强结构[21-22]或气密膜[23]来增加。另外还有通过在抓手局部施加刚性约束[24]、在抓手上添加一个折纸结构[25]来增加气动抓取器的刚度。……