用于软体生长藤蔓机器人的气动执行器比较

软体气动执行器用于在保持足够柔性的同时引导软体生长“藤蔓”机器人，以承受生长所需的尖端外翻。在本研究中，我们比较了三类气动执行器在外翻、准静态弯曲、动态运动和力输出方面的性能：袋式电机、圆柱式气动人工肌肉（cPAM）和织物式气动人工肌肉（fPAM）。袋式电机因其简单的制造工艺而在原型制作中具有优势。cPAM表现出优越的弯曲行为并产生最高的力，而fPAM驱动最快且在外翻所需压力最低。我们评估了每类执行器的一系列尺寸。较大的执行器能产生更显著的变形和力，但较小的执行器充气更快且能在更低压力下外翻。由于藤蔓机器人重量轻，重力对不同执行器功能的影响极小。我们开发了一种新的解析模型，可预测藤蔓机器人执行器的压力-弯曲行为。利用执行器结果，我们设计并演示了一台长4.8 m、配备高度机动60x60 mm cPAM的藤蔓机器人，该机器人在三维障碍赛道中运行。该藤蔓机器人能够绕过急转弯、穿过小于其直径的通道，并克服重力抬起自身。