传统机器人一般是由硬质材料的刚性运动副连接而成，能够快速、精确地完成任务。但是此类机器人运动灵活性有限，环境适应性差，并且不能对目标物进行保护。由于作业对象的易损性以及形状的不规则性，它们极易在夹持力的作用下破损、变形、划伤，因此，对于机械手的设计以及夹取力的控制都有很高的要求。一般基于刚性机构设计的机械手不易满足易损、易变性目标物的无损夹取需求，且机械手对于夹取力的控制大都通过采用压力传感器的反馈值作为加持力闭环控制的输入信号。但由于目标物都存在着个体间尺寸的差异，夹取时接触位置并不确定，同时传感器的位置也不确定，因此须增加传感器的数量，且进一步增加了控制难度，此外，采用压力传感器的反馈值作为加持力闭环控制的输入信号，必须在微小的夹持进给量下，逐次检测、运算、输出，夹持过程缓慢，工作效率低。因此，一种柔性机械手应运而生。

柔性机器人是近年来新兴的新型机器人，其具有结构柔软度高、环境适应性好、亲和性强、功能多样等特点。在机械手机构中添加柔性结构买不进能减少机械手结构中的运动副，进而大大减少机械手的构件书，而且能够满足夹取易损目标物时机械手的柔顺性。

目前，国内外对机械手已开展了大量的研究，但是存在通用性较差、结构复杂、控制困难、柔顺适应性差等问题。加拿大制作了自适应机械手指 Pa Co Me，无需传感器，控制简单，但柔顺性较差。葡萄牙研制了依据绳线驱动的柔性连接手，机构本身容易倾斜。哈佛大学研制了气动型软体机器人，可以抓取鸡蛋但是加工困难; 美国研制了一种西红柿采摘机械手，属于高度欠驱动机构，手指易发生弯曲而导致果实抓取的失败; 卧龙岗大学基于 3D 打印制造了柔性手指，刚度可调，能抓取最大重量为 180 g 的瓶子; 浙江大学利用欠驱动原理研制了一款结构简单的末端执行装置; 南京理工大学基于刚柔相结合的方案制作了一种软体驱动三触手柔性手爪; 浙江工业大学王志恒等人设计了 ZJUT 气动柔性机械手; 杨婕等人采用铝合金研制了欠驱动灵巧机械手; 浙江工业大学以气动柔性关节和扭转关节为基础设计了柔性手爪。

通过国内外的研究现状分析可知，机械手的结构分为 2 类: 一类多是关节型，手指数目一般为 3 ～ 5 个，手指关节的运动副多为转动副，此类机械手一般是刚性接触，通过多关节手指完成抓取，但是结构复杂、质量大、柔顺性差; 另一类为基于新技术、新材料的机械手，该类机械手自适应抓取效果好、驱动简单，但存在加工困难、成本高等问题。

本次毕业设计基于形状记忆合金（SMA），液态金属、智能高分子材料，设计出一款大变形、高可靠性、响应快的柔性夹持器以完成精细动作。

2. 研究的基本内容与方案

在自动包装线上有时需要采用某些专用的夹持装置或机械手抓取鸡蛋、蛋糕等易碎和易损坏等物体。但现有夹持器由于大多采用电机或者气液压驱动，缺乏足够柔性，也存在质量大有噪音的缺点。本课题基于形状记忆合金（SMA），液态金属、智能高分子材料，设计出一款大变形、高可靠性、响应快的柔性夹持器以完成精细动作。

机械手装置应该满足以下基本要求：1）必须可靠地实现抓取；2）实现不同抓持动作；3）遵循小型、轻量、坚固的原则，力求结构简单。

设计（论文）主要内容：