多状态多转态软体机器人臂的动态单输入控制

软体机器人是一个引人注目且快速发展的领域，其作动性与机器人结构的弹性响应相耦合，以实现复杂的变形模式。一个关键挑战是需要多个控制输入，这会显著增加系统的复杂度。我们提出了一种新概念，即由互相连接的双稳态元素构成的 actuator 的单输入控制。利用 actuator 的动态响应以及元素之间预设计的差异，可实现使用单个动态输入完成任何所需的多状态转变。我们展示了控制系统动力学的数学形式与分析，以及其多个平衡状态及其稳定性的预设计。随后我们制造并在单输入控制两个和四元素 actuator 上进行实验演示，其中后者可实现最多 48 个所需状态之间的转变。我们的工作为具有最小作动性和最大灵活性的下一代软体机器人臂铺平了道路。