软机器人通常由类橡胶材料组成，依靠其固有的柔顺性和有限变形来实现所需的性能，因此非常适合涉及机器人与人类交互以及对精致和敏感物体进行操作的应用。 由于软机器人的功能与其变形和顺应能力密切相关，因此用户和设计者能够预测其驱动时的变形非常重要。

        然而，使用有限元分析 (FEA) 来分析软机器人及其相互作用具有挑战性，这主要是由于接触和有限变形。

非常解决方案

        本文开发了一个 Abaqus 模型来模拟和评估由四个流体弯曲执行器 (FBA) 组成的软体夹具的实时性能。图 1 显示了与单个流体弯曲执行器的膨胀相对应的应变云图。

Abaqus 模型的等轴视图如图 2 所示，考虑了彼此成 90° 角且与水平面（地板）成 60° 角的四个 FBA，以及要抓取的软物体（见图 1）。2）。

        我们进行了有限元模拟，以评估软体夹具抓取、提升和安全搬运非常柔软的物体（见图 2）而不在动态负载条件下损坏物体的能力。

为了抓住物体，执行器在 2 秒内充气至 230kPa。随后，在所有四个执行器都接合的情况下，物体被提升到地板上方 100 毫米（提升持续时间为 1 秒），然后相对于地板旋转 30°（旋转持续时间为 2 秒）。

        通过应用频率为 1,2 和 4Hz 的正弦旋转速度曲线，模拟夹具的晃动，评估夹具安全搬运物体的能力。2Hz（见图 3）和 4Hz（见图 4）情况下的振动测试表明，夹具可以安全地携带软物体。物体始终保持完美地附着在夹具上，并且夹具和物体之间几乎没有相对运动。

        为了确定夹具无法安全携带旋转/锥形物体的条件，我们将执行器充气到较低的压力（之前测试中的压力为 150kPa 与 230kPa）。结果表明，如果执行器的压力不足以使它们对物体施加合理的力，那么物体将很快失去与夹具的接触（见图 5）。

结论

        Abaqus 可以成功评估软体机器人夹具安全提升和搬运各种形状和尺寸的物体的能力。也可以进一步确定软体夹具必须满足什么样的设计标准才能正常运行的。