一种绳驱动变刚度柔性手指设计及抓取试验
郭书言
许勇
孙伟军
刘凌霄
上海工程技术大学 机械与汽车工程学院,上海 201620
摘要：[目的]受人类手指运动原理的启发,设计了一种基于绳驱动的仿生柔性机器人手指;针对如何提高机器人手的抓取能力这一问题,对手指柔性关节的刚度进行了研究.[方法]首先,设计了手指的本体结构,通过改变柔性关节的刚度以达到变刚度的目的;其次,在此基础上,建立柔性关节的刚度、运动学、手指末端轨迹和手指抓取时的静力学模型,分析了柔性关节横截面对手指弯曲的影响;再次,为满足使用需求,选取热塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane,TPU)作为柔性关节材料,并进行了有限元仿真验证;最后,搭建试验平台,进行了关节刚度和手指弯曲试验,并对不同关节刚度配置的手指末端轨迹进行了对比.[结果]结果表明,关节刚度变化会显著影响手指的弯曲方式;在不改变手指结构的情况下,只需改变关节横截面即可改变弯曲方式.手指的抓取性能可以在不改变手指结构和包络范围的前提下得到提高.该柔性手指理论建模和结构设计具有合理性,可为提高机器人手的抓取能力提供有益的参考.
关键词：机器人手指绳驱动柔性关节变刚度
分类号：TH112(机械学（机械设计基础理论）)
资助基金：上海市自然科学基金面上项目(21ZR1426000)
论文发表日期：2025-12-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 152-160 )
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