25、柔性弯曲机械手设计与多弯曲腱驱动机器人平台研究

柔性弯曲机械手设计与多弯曲腱驱动机器人平台研究

1. 不同配对腱驱动机械手设计概述

不同设计的配对腱驱动机械手的主要差异可分为三类：不同的支撑主干、不同的导向孔位置以及驱动腱关系。以下介绍三种不同的设计：
- 一体式设计 ：支撑主干采用一体式材料，整个机械手使用一块柔性材料，如超拉伸镍钛合金或硅橡胶，中心孔预留用于未来手术。该材料在无外力作用时会恢复原状，无需额外支撑。弯曲运动与一般的拮抗腱驱动机械手相同，由驱动腱长度和导向孔位置控制，所需控制力取决于材料。支撑主干和驱动腱是两个独立系统。
- 圆盘 - 管设计 ：支撑主干为柔性管，管上有小圆盘，圆盘上的四个孔作为驱动腱的导向孔。小圆盘通过弹簧机构稳定在管上，该机构不影响整体结构设计，也不限制结构尺寸。管的材料只要能提供足够支撑且在无外力时恢复原状即可。此设计与一体式设计类似，只是多了小圆盘。支撑主干和腱驱动控制系统相互独立，圆盘上的导向孔会影响弯曲运动。
- 圆盘 - 线设计 ：支撑主干是超拉伸线，线上有小圆盘，圆盘上有八个孔，四个用于支撑镍钛合金线，四个用于驱动腱。超拉伸线需使用耐用弹性材料，圆盘材料可以与线相同或能焊接在线上的不同材料。支撑主干和腱驱动控制系统相互独立。

下面通过表格对比这三种设计：
| 设计类型 | 支撑主干 | 圆盘情况 | 导向孔 | 优缺点 |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 一体式设计 | 一体式柔性材料 | 无 | 无 | 整体性能好，但制造困难，难以缩小尺寸 |
| 圆盘 - 管设计 |