气压/液压驱动型机器人灵巧手特点

气压/液压驱动灵巧手的工作原理是通过动力元件推动工作介质(液体或气体)在缸体内产 生压力差而驱动执行元件，与其他驱动方式相比，液压和气压驱动具有输出功率密度大、 易于实现远距离控制以及输出力大等优点。

气压驱动

气压驱动灵巧手的典型代表有德国 Festo 公司的气动灵巧手、上海交大联合 MIT 开发的气 动灵巧手等。

以德国 Festo 灵巧手为例，该手采用柔性硅胶和气动波纹管材料作为手骨骼框架，具有J 强的柔顺性和安全性。当波纹管构成的密闭空间内充满气体时，在压力差的作用下波纹管 发生形变使手指产生弯曲运动；反之，当气体从波纹管构成的密闭空间内排除时，手指恢 复初始伸展状态。此外，拇指和食指还具备特殊的气动单元结构使其不仅能够实现伸屈运 动还可横向移动，同时通过合理的布局和结构设计，整个灵巧手的 12 个自由度仅由 8 个 气动制动器就能完成驱动。

这种气压驱动的仿生灵巧手存在两方面不足：（1）由于气压的控制相对较难导致灵巧手运 动过程中会出现不平稳的情况；（2）气压驱动的相关驱动元件体积较大，不便于实现机械 和驱动单元的集成化设计。

液压驱动

在气压驱动的启发下，Stefan Schulz 等人研制出微液压驱动的仿生灵巧手。该仿生灵巧手共有 8 个关节，关节处集成有柔性流体执行器，执行器由集成在手掌内部的微型液压系 统进行驱动。当充液时，手指关节处的柔性流体执行器会产生压力差从而驱动手指关节产 生弯曲运动。当放液时，柔性流体执行器内的压强减小，此时手指关节在关节处嵌入扭簧产生的扭力作用下恢复到初始的状态。

液压驱动设计存在以下 3 点不足：（1）与气压驱动类似，液压驱动依然会存在运动不平稳 现象，导致仿生灵巧手无法进行手指位置的准确控制；（2）将液压驱动元件集成到手指指 体结构中造成手指结构冗杂，影响灵巧手的抓握性能。（3）液压系统集成在手掌内部，G 度集成化、轻量化的设计，导致灵巧手的抓握输出力较小。