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Dynamic Modeling for a Multisegment Soft Continuum Robot With External Loads
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AI
DOI：10.1109/tmech.2026.3721199.png)
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摘要
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纤维增强软致动器是软体机器人领域的优秀候选者。然而，软材料的连续变形和非线性力学特性使得为这类软致动器开发精确的动态模型非常困难。本文基于Cosserat杆理论，开发了一个动态模型，用于描述由纤维增强致动器组成的气动多段软连续机器人（MsSCR）在施加任意位置外部载荷时的实时弯曲、扭转和伸长变形，该模型由一组偏微分方程组成，隐式离散时间导数，并作为空间边值问题处理。该模型还考虑了压力相关模量，用于描述MsSCR的非线性变形。此外，采用所提出的模型对外部载荷作用下MsSCR的非线性变形进行实时仿真，以验证其有效性。最后，我们进行了有限元方法（FEM）和实验测试以验证模型的准确性，理论模型、FEM和实验结果表现出良好的一致性，跟踪MsSCR末端位置的最大误差率低于4.99%。
Keyword:
Cosserat rod theory
dynamic model, external loads
real-time position
soft continuum robots
期刊
I
IF:
7.3
论文数:
5.5K
被引数:
2.4W
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