[发明专利]一种针对褶皱型软体致动器装置的建模方法

权利要求书

1.一类褶皱型软体致动器(气动手指)装置，其特征在于：它包括上指层、下指层和连接器。所述上指层采用褶皱式的设计方案，由若干个气腔节均布组成。在所述下指层中嵌入一张纤维纸，改变其应变结构，使之只能弯曲，不能伸长。所述连接器为一中空的橡胶软管。

2.如权利要求1所述的上指层、下指层以及连接器，其特征在于：所述上指层和所述下指层通过粘合剂连接在一起，在两者之间留有一道气腔通道，并将各气腔节连接构成一个连通体，便于气体自由充入。所述连接器一端置于上指层孔内，并通过粘合剂粘贴牢固，另一端连接至气泵。则构成了一个完整的气动软体致动器装置。

3.如权利要求2所述的软体致动器装置，保证完全密封，通过气泵持续往手指内充入气体，气动手指的上指层各气腔节受到压强的作用开始膨胀，但由于下指层中嵌有一张不可伸长的纤维纸，故下指层只能弯曲，不能伸长，配合上指层的压力作用，整个气动软体致动器发生向下指层弯曲的现象。

4.一种针对褶皱型软体致动器的建模方法，包括模型1与模型2。其特征在于所述模型1为输入压强与致动器弯曲角度的关系模型，气动软体致动器弯曲后的圆心角β与手指的弯曲角度α之间的关系为利用Neo-Hookean超弹性模型得到气动软体致动器的名义应力和轴向应变的关系为：

5.如权利要求4所述的Neo-Hookean超弹性模型，其特征在于：所述轴向应变所述名义应力将褶皱型软体软体致动器的各个气腔节面积等效得到等效面积实际作用力F为各个气腔在气压作用下对整根致动器产生的合力，为

F’＝nPA_c。

6.如权利要求5所述的实际作用力F，其特征在于：通过应力s₁计算得到的实际作用力F与压强作用下的F′相等，最终得到输入压强与致动器弯曲角度之间的关系为：

7.如权利要求4所述的模型2，其特征在于：假设软体致动器在抓握物体时，致动器末端已经固定，即软体致动器的弯曲角度α和圆心角β固定不变，也即软体致动器上每个连续体气腔单元均受到一个由末端接触力引起的等效轴向阻抗力ΔF，阻碍软体致动器的继续形变。

8.如权利要求7所述的轴向等效阻抗力ΔF，其特征在于：利用Neo-Hookean超弹性模型得到由于整根软体致动器在握住物体时处于力矩平衡状态，根据力矩平衡方程得到关于始端O₁点的方程，最终求得末端输出力F_t与弯曲角度和压强以及角度之间的关系：