纤维增强软体执行器的两种互补建模范式的评估
机器人学
2022-05-24 v3
摘要
近年来，机器人学家一直试图通过软体机器人来解决这一局面。遗憾的是，为设计与控制目的而对软体机器人进行完整分析与研究时，确定合适的模型可能存在困难。本文旨在通过提出两种互补的建模技术来解决这一挑战，所针对的是一种称为纤维增强弹性包覆体（FREE）的特定类型软体机器人执行器。我们建议研究者可利用多个模型来填补对软体机器人行为理解的空白。我们提出并评估了一个动态的集总参数模型和一个有限元模型，以拓展对 FREE 在软体机器人应用中实用性的理解。集总参数模型的结果表明，当系统中嵌入闭环控制器时，它以至多 4% 的误差预测 FREE 的实际转动运动。此外，有限元分析被用于研究 FREE 的设计参数以及由多个 FREE 构成的模块所达成的工作空间。我们的有限元结果表明，FREE 弹性包覆体材料特性的变化比纤维特性的变化更为显著。最后，有限元结果显示缠绕角 30 度的差异会剧烈改变由四个 FREE 组装成模块所生成的工作空间的形状。最后，我们对集总参数与有限元 FREE 及 FREE 模块模型在提供对其行为有用见解方面的相对优势与局限作了评述。
引用
@article{arxiv.2110.01591,
title = {Evaluation of Two Complementary Modeling Approaches for Fiber-Reinforced Soft Actuators},
author = {Soheil Habibian and Benjamin B. Wheatley and Suehye Bae and Joon Shin and Keith W. Buffinton},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.01591},
year = {2022}
}