一种受龙虾启发的刚柔混合致动器

软体致动器凭借其固有的柔顺设计，在解决物理人机交互中的安全性问题方面引起了研究人员的极大关注。然而，由于其材料固有的柔软性，它们在设计、制造和分析方面也显得脆弱并带来了新的挑战。本文提出了一种受龙虾（或更广义的甲壳类动物）生物启发的新型混合致动器设计。我们使用一系列铰接刚性壳包裹具有矩形截面的软腔，以在气动输入下产生弯曲。通过模仿龙虾腹部的壳模式，设计了可折叠刚性壳，为软体致动器在整个运动范围内提供全面保护。刚性壳的铰接预先定义了致动器的弯曲运动。因此，所提出的设计使人能够用简化的准静态模型和刚体运动学来分析该混合致动器，并通过力学测试进一步验证。本文表明，所提出的混合致动器设计能够弥合完全刚性与软体机器人的主要设计缺陷，同时保留其在性能上的工程优点。