仿生软体攀爬机器人是当下机器人领域一个重要发展方向,在危险探测、侦察搜救、农业采摘等领域中具有极大的应用价值,而末端夹持器是攀爬机器人的关键部件。本文研制了一种用于仿生软体攀爬机器人的钩爪式仿生柔性末端夹持器,并且分析了其附着机理,最后,对其附着性能进行了实验验证。本文的设计灵感来源于尺蠖,通过分析尺蠖足部钩爪的夹持机理,设计并制备了一种仿尺蠖钩爪的柔性末端夹持器。首先,考虑附着的适应性、可靠性以及夹持参数对二者的影响,进行了第一代多驱动多爪夹持器的方案设计;然后,经过方案论证和结构优化,确定了第二代单驱动器三爪柔性末端夹持器的设计方案。两代夹持器均利用智能材料SMA(形状记忆合金)弹簧作为驱动装置,并采用欠驱动的设计方式实现被动的适应性附着。本文随后对第二代夹持器方案的整体模型及零部件设计、材料选型、制备过程和加工工艺进行了详细的阐述。最后,针对设计研制的钩爪式仿生柔性夹持器,建立了力学模型并进行可靠性分析,完成了夹持力、夹持适应性和夹持负载能力的实验,所得到的实验数据及结果验证了所研制的钩爪式仿生柔性夹持器的合理性及可靠性。实验结果表明,第一代多驱动多爪夹持器最大能产生9.1N的夹持力,是其自重(68g)的10倍;而第二代单驱动单爪夹持器能产生3.5N的夹持力,是其自重(16.6g)的20倍,不仅能抓取木制圆柱、圆锥、圆台、球、棱锥等常见规则物体,而且也能抓取水泥石头、凝灰岩、煤渣、变截面塑料瓶等不规则形状的物体,相对于第一代夹持器,单驱动三爪夹持器体现了更好的自适应性能。此外,在粗糙度为Ra12.5的表面,第一代夹持器最大抗倾覆力可达0.23kg,第二代夹持器的最大抗倾覆力能达0.13kg,两种夹持器在倾覆、垂直倒挂、悬挂等姿态下都能支撑我们自主研发的软模块攀爬机器人的正常操作;同时,在60Cw-600Cw的砂纸表面,两代夹持器均能满足软模块攀爬机器人的可靠附着与操作。最后,单驱动三爪夹持器的结构更为紧凑轻巧,自功比更高,每个爪子的利用率也更高;而且单个SMA驱动器就能满足攀爬要求,简化了控制,更好的体现了仿生的理念。