气动单向弯曲关节柔性手指静力学特性实验研究

来源：机床与液压杂志2022年第11期北京时间：

作者：刘洪波，孟祥蕊，耿德旭，武广斌，梁正，许文智

单位：北华大学工程训练中心；北华大学护理学院；北华大学工程训练中心；北华大学工程训练中心；北华大学工程训练中心；北华大学工程训练中心

摘要：某气动单向弯曲关节柔性手指由人工肌肉和弹性钢板并联组成，弯曲变形时具有大变形和非线性特点，静力学模型十分复杂且不利于控制。为便于实时精准控制，进一步简化手指静力学模型，并对其静力学特性进行实验研究。搭建静力学实验平台，对单肌肉驱动和双肌肉驱动两种不同驱动类型的柔性手指在不同限位面和等外载荷工况下分别进行夹持力和弯曲角度的对比实验。利用MATLAB对实验数据进行处理分析，得到手指夹持力和弯曲角度的经验模型。结果表明：气动单向弯曲关节柔性手指夹持力与弯曲角度、工作气压和驱动肌肉数目之间存在非线性关系；与静力学理论模型相比，该经验模型具有更高的精度，夹持力模型预测误差能控制在0.76 N内，弯曲角度模型误差可控制在6.9°内。

关键词：气动单向弯曲关节;柔性手指;夹持力;弯曲角度;经验模型;曲面拟合

基金资助：国家自然科学基金面上项目（51275004）；吉林省科技厅重点科技研发项目（20180201050GX）；吉林省发改委产业自主创新能力项目(2020C021-4)；吉林省教育厅 “十四五” 科学技术研究项目（JJKH20220048KJ）；北华大学大学生创新训练计划项目（202110201016）