面向液体驱动的气球膜的广义建模方法

软体机器人正推动柔性材料在可适应性机器人系统中的应用。膜 actuators 的软体机器人通过使用受压的可伸展膜片实现稳定的大变形，克服了传统软体机器人的局限性，但由于复杂的变形动力学，控制和状态估计仍然具有挑战性。本文提出了一种用于液体驱动气球膜的新型建模方法，采用椭体近似来建模平面变形下的形状和拉伸。该方法仅依赖于来自压力数据和受控液体体积的内在反馈，即可实现精确的膜状态估计。我们通过实验验证了所提出模型在气球膜型 actulators 中的有效性， Indentation depth error 为 $RMSE_{h_2}=0.80\;mm$，仅占 Indentation range 的 $23\%$，且仅占未压入 actuator 高度 range 的 $6.67\%$。对于力量估计，误差范围为 $RMSE_{F}=0.15\;N$，仅占测量力量范围的 $10\%$。