随着机器人技术的发展,机器人使用范围也愈来愈广泛,机械手作为机器人的执行机构对不同形状工件适应能力要求越来越高,机械手爪对被抓取物体的自适应性与柔性成为机器人研究的热点之一。目前国内外研究柔性机械手主要集中在机械手的灵巧性及控制与算法,其机械手形式主要是多关节、多路驱动、多回路控制,结构、控制复杂,成本高,制约了柔性机械手的应用推广。针对这一现状,本文基于流体容积控制及等压腔的原理研发一款柔性自适应机械手,手指结构由内部刚性指节与外套柔性硅胶套构成的封闭腔结构,整只机械手内腔为一个等压腔,对等压腔内流体进行抽充实现手爪的抓取控制,根据抓取过程手指对各种形状物体的触碰力引起手爪腔内压力变化驱动其它手指运动,直到全部手指与物体贴合,实现对被抓取物体形状的自适应,扩大了机器人在搬运、分拣形状各异物品等复杂工况下的应用范围,解决了现有机械手爪结构、控制复杂,对不同形状工件混合抓取作业适应能力差的问题。首先,模仿人手研制单根多关节手指结构,对单根手指的运动及受力进行了分析,研究了手掌结构,对整只机械手爪进行结构优化研究,确定了具有一个自由度手掌及五根多自由度手指仿人机械手爪结构;大拇指通过转动关节连接于下手掌,其余四根手指直接连接到上手掌上;全部关节内部连通成等压腔,采用流体抽充驱动。其次,应用Solidworks对柔性自适应机械手进行三维建模,对机械手爪抓取物体的过程进行运动仿真,计算抓取过程中关节的受力,研究机械手对被抓取物体的柔性和自适应性;加工制作了单根手指,实物验证了手指运动的可行性。最后,借助Ansys Fluent软件对手指关节腔流体运动情况进行分析,以单个手指为例,分析不同参数时手爪的位移、应力云图及曲线,验证手指通孔直径及入口负压值对手爪运动情况的影响,提出改进措施,为柔性自适应机械手的应用提供参考。通过实物和仿真表明,流体控制柔性自适应机械手抓取动作和自适应性达到了预期要求。