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软体机器人技术正处在不断发展的黄金阶段,软体灵巧手作为一种特殊的软体机器人,可以应用在很多特殊的领域,例如,医疗、易碎品制造、服务、太空探索、军事等行业。软体灵巧手的制作材料决定了其柔顺性较好,在作业过程中不会对目标造成损害,且适应性较强,能够抓取不同形状、不同材质的物体。在软体灵巧手的应用研究中,需要解决的几个主要问题有:灵巧手自身刚度低导致手指侧弯、软体关节的非线性力学模型与运动学模型描述不准确以及灵巧手的运动控制问题。本文针对以上三个方面,进行了如下研究:1、本文针对人类手掌的结构进行了分析,设计了一种符合人类手掌形态的软体灵巧手,针对环节动物的运动方式与身体结构进行了分析,设计了两种软体驱动器作为灵巧手的关节,单向弯曲关节控制手指进行上下弯曲,侧摆关节控制手指进行左右摆动,设计了软体关节的制作流程,并制作了软体关节实物。2、基于Yeoh超弹性本构模型,建立了软体关节的力学模型;根据关节受到气压作用时的形态变化,建立了弯曲关节位姿方程、侧摆关节位姿方程以及手指位姿方程。3、根据抓持目标所匹配的执行动作进行分类,制定了一种基于图像识别的抓持策略;提出了一种基于气动软体灵巧手的力/位置闭环控制方法,通过指尖的压力传感器判断手指是否接触物体,进而切换力/位置闭环控制,在MATLAB Simulink工具箱中建立了力/位置闭环控制系统仿真模型,对闭环控制系统的跟踪性能进行了验证;利用ABAQUS CAE有限元分析软件对弯曲关节、侧摆关节进行静力学分析,得到了关节受到气压作用时的末端面上的点位移数据,并将数据整合处理为软体关节转动角度关于气压的变化曲线,对比了理论模型的变化曲线与仿真模型的变化曲线,并对理论模型进行了修正;基于灵巧手的位姿方程,得到了灵巧手的工作空间。4、搭建了软体灵巧手气动控制平台,设计了上位机图形控制软件;针对软体关节的力学特性进行了实验,将实验结果与理论模型进行了对比分析,并分析了误差产生了原因;针对力/位置闭环控制系统性能进行了实验,结果显示,系统的跟踪性能较好,响应速度较快;针对灵巧手的抓持能力进行了实验,结果显示,本文设计的灵巧手能够抓取不同形状、不同大小的多种物体,具有较好的实用性。