基于控制栏函数编码材料安全，用于软体机器人控制

近期，软体机器人安全概念一直模糊不清，往往仅认为软体机器人不易损害运行环境。随着反馈控制向实际应用拓展，明确安全定义并刻画软体机器人何时会变得不安全变得日益重要。软体机器人的统一主题是通过变形实现功能。因此，本构模型精度的局限性以及材料失效风险是所有软体机器人固有的挑战，构成了设计可形式化安全控制器的关键难题。本文提出基于应变能函数的材料安全正式定义，并提供实现该安全性的控制器。我们刻画不可压缩高弹性材料的安全与不安全集合，证明可采用高阶控制栏函数（HOCBF）结合二次规划（QP）基反馈控制实现安全性。作为案例研究，我们考虑具有惯性效应、一阶粘性效应以及全状态反馈的加压高弹性管。仿真结果验证，所提方法可强制执行材料安全规范。