充气梁软体生长机器人上通用作动器布线的几何解

连续体和软体机器人可利用复杂的作动器形状，在仅驱动其众多自由度中少数几个的情况下呈现出有用的形状。能够生长的连续体机器人增加了可驱动形状的潜在范围，并更容易进入受限环境。现有用于描述连续体机器人通用驱动中复杂运动学的模型依赖于仿真或良好的应力-应变关系，但生长机器人所用薄壁充气梁的非线性行为使这些技术难以应用。在此，我们仅从几何关系出发，推导了在不可伸长但柔性的软体气动主干上单条通用布线路径的肌腱运动学模型。这使得仅借助系统几何信息即可对所得形状进行前向建模。我们表明该模型能准确预测整个机器人主体的形状，以及模型如何随驱动类型改变。我们还展示了该运动学模型在逆向设计中的使用，即基于期望的最终机器人形状来求得作动器设计。我们将这些设计好的作动器部署在软体气动生长机器人上，以展示同时生长与形状变化的优势。