氣壓/液壓驅動型機器人靈巧手特點

氣壓/液壓驅動靈巧手的工作原理是通過動力元件推動工作介質(液體或氣體)在缸體內產 生壓力差而驅動執行元件，與其他驅動方式相比，液壓和氣壓驅動具有輸出功率密度大、 易於實現遠距離控製以及輸出力大等優點。

氣壓驅動

氣壓驅動靈巧手的典型代表有德國 Festo 公司的氣動靈巧手、上海交大聯合 MIT 開發的氣 動靈巧手等。

以德國 Festo 靈巧手為例，該手采用柔性矽膠和氣動波紋管材料作為手骨骼框架，具有極 強的柔順性和安全性。當波紋管構成的密閉空間內充滿氣體時，在壓力差的作用下波紋管 發生形變使手指產生彎曲運動；反之，當氣體從波紋管構成的密閉空間內排除時，手指恢 複初始伸展狀態。此外，拇指和食指還具備特殊的氣動單元結構使其不僅能夠實現伸屈運 動還可橫向移動，同時通過合理的布局和結構設計，整個靈巧手的 12 個自由度僅由 8 個 氣動製動器就能完成驅動。

這種氣壓驅動的仿生靈巧手存在兩方麵不足：（1）由於氣壓的控製相對較難導致靈巧手運 動過程中會出現不平穩的情況；（2）氣壓驅動的相關驅動元件體積較大，不便於實現機械 和驅動單元的集成化設計。

液壓驅動

在氣壓驅動的啟發下，Stefan Schulz 等人研製出微液壓驅動的仿生靈巧手。該仿生靈巧手共有 8 個關節，關節處集成有柔性流體執行器，執行器由集成在手掌內部的微型液壓係 統進行驅動。當充液時，手指關節處的柔性流體執行器會產生壓力差從而驅動手指關節產 生彎曲運動。當放液時，柔性流體執行器內的壓強減小，此時手指關節在關節處嵌入扭簧產生的扭力作用下恢複到初始的狀態。

液壓驅動設計存在以下 3 點不足：（1）與氣壓驅動類似，液壓驅動依然會存在運動不平穩 現象，導致仿生靈巧手無法進行手指位置的精確控製；（2）將液壓驅動元件集成到手指指 體結構中造成手指結構冗雜，影響靈巧手的抓握性能。（3）液壓係統集成在手掌內部，高 度集成化、輕量化的設計，導致靈巧手的抓握輸出力較小。