近些年, 机器人产业吸引了各界人士的广泛关注。各国政府陆续出台发展机器人产业的政策与策略，各大企业争相收购机器人领域内实力强劲的研发团队，学术期刊亦将机器人学视为热点研究方向。《中国制造2025》将机器人作为重点领域之一进行大力推动，积极促进在汽车，机电等应用广泛的工业机器人以及个人/家用和专用服务等服务机器人这两方面的研发。根据所采用材料的柔顺性，机器人通常划分成刚体机器人和软体机器人两大类。软体机器人系统主要由四个子系统组成：驱动系统，感知系统，电路系统和计算机系统以及能源系统。随着软体机器人技术的快速发展，出现了一些软体仿人手，其具有很大的灵活性，自由度大，通过简单的输入能够实现比较复杂的动作。基于软体结构，软体仿人手能够适应不同的外形和结构特性的抓取对象，且不会损坏低强度且易碎的操作对象。因此，在某些需要完成特定任务的场合，软体仿人机械手拥有巨大的优势。近年来众多学者在柔性机械手方面做了大量研究，研制了多种柔性仿人机械手。

柔性机械手从驱动方式上可分为：电机驱动，气液驱动和功能材料驱动等。大部分现有机械手采用微型电机驱动，驱动器集成在手掌或手臂中，通过腱，齿轮和连杆传动实现手指关节的远距离驱动。此类驱动方式的机械手包含三指四指和五指。五指机械手的发展趋势是向人手不断靠近，无论在外形尺寸，手指数目还是自由度，触觉能力和抓取操作功能等方面。应用电机驱动的机械手，易于实现对机械手的控制，但那时柔性较差。为了提高机械手的柔顺性，选择压缩气体或者液体作为机械手驱动方式是一个较好的选择。常用形式由液压缸，气压缸及气动人工肌肉等。机械手要求外形要小巧，轻便，灵活和安全，通过传统驱动器很难实现机械手上述功能。除了应用微小的电机驱动外，很多学者将机械手的驱动方式转向新型功能材料，如形状记忆合金，超声波，高分子聚合物和功能性液体驱动等。日本 1984 年应用形状记忆合金研制的 Hitachi 灵巧手通过温度控制形状记忆合金变形驱 动机械手完成动作．2011 年日本学者 Yamaguchi 等 应用电子共轭液在梯度电场下产生喷射流对柔性机 械手进行驱动，可以抓取复杂形状物体，控制简单，缺点是抓取重物的能力低。

2. 研究的基本内容与方案

综合以上国内外的软体机械手的发展现状,本文设计了一个基于液态金属，硅胶与酒精的混合物为驱动器的软体机械手，该机械手由三个相同结构的手指组成。该机械手指分为两个部分，一个是软体部分，材料为硅胶与液态金属混合物，另一个是刚性部分，拟采用3D打印制造。软体部分的特性为：在接通一定电压后，能够伸长并且弯曲。因此，软体部分在不通电的情况下，收缩在刚性部分之中，此时机械手为普通刚性机械手。当需要抓取易碎物体时，刚性机械手不能满足条件，因此通电使软体部分伸出刚性部分，用软体部分进行抓取。

对于该设计，拟采用的技术方案及措施有以下几点：

1. 利用Inventor建模，做出制作手指软体部分所需要的模具，利用3D打印将其制造出来，最后使一定比例的液态硅胶，金属及酒精在模具中成型，成型的手指还要放入一定形状的电阻丝，用来对材料通电加热。

2. 在试验测试软体部分能够按照预期在通电后形变后，再根据形变的尺寸，利用Inventor设计手指的刚性部分。

3.将手指的刚性部分用3D打印机制造出来，对刚性部分和软体部分进行组装，测试手指弯曲的力，对于手指的抓握力及相迎速度过慢做合理修改。

4. 手指测试成功后，设计手掌（改机械手手拥有三只手指）并3D打印。

5. 对机械手进行组装，通过控制板等进行控制，测试机械手的各项数据。

[1]刘晓敏. 基于气动复合弹性体柔性关节机械手研究[D].吉林大学, 2013.